古陶瓷鑒定的熱釋光方法

中國古陶瓷是當代世界性的重要收藏品

陶瓷是中國的國粹，它是中華民族對人類文明的偉大貢獻之一。古陶瓷是中華文化的載體，一件精美的古瓷，它的造型、釉色和工藝，均豐富地表現著古人的藝 術觀和審美觀，它不但以外在的美吸引著我們，它同時展示著當時陶瓷工藝技術所達到的水平，凝聚著當時的人文和科技的曆史，一件古瓷的價值也就在於此。 在古代，陶瓷還是中國的出口高技術產品。在中國對外貿易史上，從宋代開始，每年即有大量的陶瓷產品出口到歐洲、非洲、中東和東南亞各地。直到1710年以 前，世界上其它國家均不掌握瓷器的生產技術，當地的產品隻有粗重的陶器和炻器，因此要從中國大量進口瓷器，其數量是極其驚人的。單是東印度公司在十九世紀 上半葉的二十年內，就從中國向瑞典運去了二千多萬件瓷器。如果計及整個歐洲，數量真如恒河沙數。瓷器是當時中國的主要出口產品，它同絲、茶等的出口貿易， 為中國賺了不少的錢。 筆者在歐洲一個東方藝術博物館的介紹中，看到下麵一段有趣的話：“瓷器的發明和生產唯一地屬於中國，她令人忌妒地保持著這個寶貴的壟斷性達幾個世紀，瓷器 成了中國的代名詞”。中國精美的輕、薄、透、亮瓷器就作為當時的高技術產品行銷至世界各地，以至China一詞在英語語義中同時是“中國”和“瓷器”的意 思。中國古陶瓷之所以成為世界性的重要收藏品，是有如上曆史淵源的，它早已是世界上各民族自身曆史的一部份了。這就不難理解，為什麽國外的公私收藏機構會 出天價收購中國古陶瓷精品。一件壺口修複而壺身兩側又有長條裂痕的元青花四係海水雲龍紋扁壺竟在紐約朵爾拍賣行拍出4550萬港元的中國瓷器第一高價。國 外有財務分析師指出，藝術品投資在國際上己超過股票和房地產，成為增值最快的投資方式。

中國古陶瓷的鑒定

一件古陶瓷是真品還是贗品是買賣和收藏的首要問題，由於巨大的利益驅動，仿製古陶瓷中的精品以充“真品”出售目前在我國己頗具規模，而且仿真度也越來 越高，個別的已達到古陶瓷鑒定專家也難以辨別的水平。一件贗品仿造得再像，它也是沒有曆史，因而沒有文物價值的。贗品不但是欺騙，帶來巨額的金錢損失，還 會帶來一係列的誤導。任何一個收藏家或收藏機構，對贗品深惡痛絕，原因也在這裏。“目鑒”是古陶瓷傳統的鑒定方法，它已運用了幾百年，“目鑒”實質上是一 種“比較斷代斷源（產地）法”，絕不是一種毫無根據的主觀臆測。它實際上是鑒定者通過觀察器物的胎、釉、彩、紋（飾）、工（藝）、型和頭腦中已有的該類器 件的知識相比較而得出斷代和斷源（窯口）的結論。這種通過比較來得出結論的標型學，在方法論上並沒有問題。 “科技鑒定”中的成分分析方法，同樣也是通過比較來做出結論的。問題在於“目鑒”具有很強的主觀性，很容易受鑒定者的主觀和客觀因素的影響。同一件器物不 同的鑒定者的結論往往會截然不同，甚至同一鑒定者會先後給出不同的結論。因此，能否運用現代科學技術方法對古陶瓷進行準確的、客觀的、數量化並可重複的科 學鑒定就成為一個非常有意義的問題。對古陶瓷進行現代科學技術鑒定在世界上也隻是近幾十年的事，正如上麵所說中國古陶瓷是世界性的重要收藏品，在國外沒有 那麽多的“目鑒”專家，加上他們傳統上對科學技術的尊崇，古陶瓷的科技鑒定就作為一門學問在國外發展了起來。真正的“科鑒”的最大特點是它的客觀性，它是 完全建立在現代科學理論基礎上，在科學原理上經得起推敲，其結論完全數量化，而且檢測的成敗隻取決於受測樣品和儀器，不取決於具體的操作者。

古陶瓷的科技鑒定在它的祖家中國目前還沒有很好的展開，甚至還存在一定的阻力是有它的客觀原因的；一方麵古陶瓷的科技鑒定方法在中國還不成熟，因為它 不是用顯微鏡看細菌那種一學就會的技術，現有的每一種檢測方法都有它的獨特的複雜性。另一方麵，傳統的習慣和意識也會形成一種慣性，個別牽涉到其個人利益 的“目鑒”專家就更加否定科技鑒定的作用。 但畢竟“形勢比人強”，“目鑒”和“科鑒”應該並重和相輔相成，這一點目前已成為廣大嚴肅的、力求探索真知的古陶瓷專家和收藏家的共識。去年十月，一個 “古藝術品傳統鑒定與科技鑒定雙軌製研討會”在北京召開，呂濟民、史樹青、楊靜榮、孔祥星等我國著名文物專家均在會上作了重要的講話，他們從不同的角度說 明古陶瓷科技鑒定的重要作用和發展方向。我國的文物和科技部門近年來也對科技檢測方法從設備到人員均加大了投入，相信在不久的將來，古陶瓷科技鑒定從技術 到製度都會有重大的突破。

古陶瓷的科技檢測方法有很多種，其中的“熱釋光”方法是目前最有成效並己進入商業運作的科學鑒定方法。撰寫這一篇通俗性的介紹文章， 主要希望通過它幫助廣大讀者對“熱釋光”鑒定方法及其它相關的問題有深入一些的了解。作為一個對比，我們先簡要地介紹元素成分分析方法。

成分分析：通過比較來斷代的科技鑒定方法

目前比較成熟的應用於陶瓷器斷代的科技檢測方法主要有兩個：即“熱釋光”絕對斷代方法，以及根據瓷胎所含成分進行分析的比較斷代方法，即所謂的“成分 分析”。它是利用各種粒子(如電子，中子，質子等)去激發受測陶瓷樣本的胎、釉，使其發出X射線能譜，再從譜線中分析出各種主量、次量及微量元素的含量， 然後和取自同樣窯口古窯址的標準樣本的元素含量作比較。如果兩者相符，該窯址標準樣本的窯口和年代就是被檢測器件的窯口和年代。反之，受測陶瓷器件的窯口 和年代就不確定。因此，“成分分析”和“目鑒”一樣，也是一種“比較斷代斷源（產地）方法”，是古陶瓷的“指紋學”。目前已被使用的成分分析技術有中子活 化分析方法(NAA)、X射線熒光分析方法(XRF)、質子激發X射線分析方法(PIXE)以及同步幅射X射線熒光分析方法(SRXRF)等。 但不難理解，用成分分析方法去斷代，除了設備和技術方麵的因素外，鑒定結論的正確與否將取決於所采用的窯址標準件，以及用大量的標準件建立起來的數據庫。 但是標準件的選定是非常困難的。我們知道，在中國同一窯係跨越的地域是很廣的，同一窯係不同產地的胎土和釉的化學成分會有很大的區別。一個完整的、可信賴 的數據庫，嚴格地說，應該包含所有的產地(窯口)，這一點能不能做到是有疑問的。因為許多古窯口早已湮沒，或被迭壓，已再沒有采樣的可能。另一方麵，在同 一窯口，同一考古發掘文化層，亦可能混有其它窯口的殘片。它們縱然年代相近，但其元素含量也會很不相同。如這類混入的瓷片被誤用為標準件，就會對數據庫造 成嚴重的後果。由此我們不難想象，建立起一個為“成分分析”方法服務的數據庫，其難度和工作量是十分巨大的。如不動員和協調全國有關文博機構的力量，這個 數據庫恐怕是難以建立起來。顯然，在某一個窯係完整可信賴的數據庫完全建立起之前，對這一窯係器件“成分分析”方法的準確性是會有疑問的。除了這一點外， 我們還應注意元素成分分析方法被質疑的另外一些問題。遠在上個世紀四十年代，歐洲的博物館經常按古代金屬器件的雜質(次量及微量)元素譜來歸類器物，希望 以此來發現該類器物共同的產地及原材料的來源。雖然有成功的例子，但實踐證明這想法過於簡單化了。首先，雜質元素譜會受生產和貯存時的物理及化學過程影 響，其次在古代金屬器件材料會被反複使用來重鑄新器物，不同產地的原材料會被共熔於一爐。想通過它的元素成分來做出某古代金屬器件的時域和地域的結論就必 需慎之又慎。Harbottle 教授曾明確地指出，基於雜質譜來進行古器物斷源(產地)是不可能的。

古陶瓷的熱釋光絕對斷代方法

熱釋光斷代不需要依靠標準器作為比較，所以它是一種絕對斷代的方法。 因為陶瓷中含有大量的礦物晶體，如石英、長石和方解石等，這些晶體在受到核輻射 (如α、β和γ等射線 )的作用時，在微觀結構上產生了變化，並積累了相應的能量。因此若把陶瓷樣本加熱，可觀察到物理學上的“熱釋光”現象，這些礦物晶體在曆史上積累的能量會 以發光的形式釋放出來，而且熱釋光的強度與它們所接受的核輻射的多少成正比。由於陶瓷所接受的核輻射主要來自於陶瓷本身和自然環境所含的微量的放射性雜質 (如鈾、釷、鉀40等)，它們的放射性劑量相對恒定，因此熱釋光的強度便和受輻射時間的長短成正比。一件古陶瓷在當年的燒製過程中，它的胎土中的石英、長 石、方解石等礦物晶體原始累積的熱釋光能量都會因燒製時的高溫而全部釋放掉，就像是把『熱釋光時鍾』重新撥至零。從它燒成之日開始，該陶瓷器將重新積累熱 釋光信息，相當於『熱釋光時鍾』重新運轉。在該器件進行熱釋光檢測時測量得到的熱釋光信息，是與它的燒製後時間長短成正比的，“熱釋光”方法就是通過測量 所累積的幅射能，計算出該器件燒製後距離現在的時間，從而達到斷代的目的，這就是熱釋光方法的基本原理。由於器件累積的受幅射信息完全儲存在它本身中，隻 需在該器件上取樣檢測即可斷代，而不必與相應窯址的出土樣品數據進行比對，所以這是一種絕對斷代方法，是很準確可靠的。

熱釋光信息一般是以「輻射當量」來表示的，測量方法是先用輻射同位素 (如以Sr-90作為β源；以Am-241作為α源) 放出定量輻射劑量照射陶瓷樣品，計算出能夠引發同量的天然熱釋光所需的輻射劑量，此劑量就是天然熱釋光的「輻射當量」。將測得的陶瓷每年接受的輻射劑量代 入下列簡單公式中就能計算出它的年齡：

年齡 = 輻射當量 / 年劑量。

所以對每一件陶瓷器的斷代，必需對光強度以及年劑量兩個參數做出精確測量。如果能有高精度的實驗數據，年代誤差為百分之十至二十是可以達到的。

從熱釋光原理可以看到，年份較遠的陶瓷，光的強度較強。相對地年份較近的陶瓷器 (如明清瓷為100-600年，有效劑量是0.5-3 Gy)，它的光強會較弱，測試難度也相應地提高。所以為要成功地用熱釋光斷代，對測試人員的技術要求是相當高的。隻熟悉熱釋光方法應用在地質學(地質樣本 準確度是5-10萬年)或輻射科學(有效劑量是-300Gy)上的技術人員是未必能適應古陶瓷斷代的高精度要求的。

熱釋光斷代是需要對陶瓷器取樣的，不同的檢測機構取樣的形狀不同。英國牛津鑒證實驗室取直徑約三毫米的圓柱形樣本，香港中科鑒證實驗室一般取邊長約三毫米、深亦約三毫米的三角錐形。如果取樣得宜，應不會影響到陶瓷器的外觀。

熱釋光前劑量方法及其局限性

熱釋光現象三百多年前就已被發現，在上個世紀六十年代它被發展成為一項考古、測年的新技術。而且這項技術還在不斷發展，以適應不同檢測對象的需要。就 古陶瓷而論，常規的熱釋光測定方法對於唐代以前的高古陶器斷代是十分準確的，但對宋代以後的器物，特別是明清瓷，熱釋光的反應及靈敏度就變得相當低，帶來 較大的誤差甚至無法準確地確定器物的年代。針對這一類器件，在上世紀八十年代早期，弗萊明等人發明了前劑量技術。所謂前劑量就是用實驗室後加的人工幅射去 決定古劑量。他們的主要發現是，作為瓷胎成分之一的礦物晶體石英在110C峰有明顯的前劑量效應。隻要把石英(樣本)加熱到500C0左右，則下一次接受 相同劑量幅射發出的熱釋光會大大增加，而且這增加線性正比於古劑量或兩次加溫到500C0的熱激活間所加的劑量。因此我們可以利用前後兩次施加的試驗劑量 的熱釋光來估算古劑量。由於用這方法使石英110C0熱釋光峰能夠被測量出來，因此它的確解決了一部分宋代以後瓷器的斷代問題。但大量實踐表明，上述的線 性正比關係隻存在於年代較短的瓷器熱釋光性質中，對於明清以前的瓷器它往往會導至很大的誤差。為了克複線性法的缺點，我們必需考慮熱釋光靈敏度和輻射劑量 的非線性關係。為了這個目的，上海博物館考古實驗室發展出一個前劑量飽和指數法來改進線性前劑量方法，並取得重要的結果。他們估計使用這個方法，瓷器的可 測率及真偽鑒定的正確率均在95%以上。這是一個很可觀的成績。2003年底，由國家文物局組織、上海文管會主持的《前劑量飽和指數法測定瓷器熱釋光年 代》科研項目通過技術鑒定，一致認為該項目己達到國際先進水平，並建議盡快推廣應用。

由於中國古陶瓷的複雜性和多樣性，國外檢測機構從實踐上發現對於相當一部分瓷器，例如宋代的磁州窯、龍泉窯和某些明清官窯，後加幅射並不能提高靈敏 度。對這一類器件，前劑量方法並不生效。事實上，作為前劑量方法的開創者之一，英國牛津大學的史東翰在一九八三年就己發表論文，指出前劑量方法的局限性。 史東翰現在是牛津鑒證實驗室的負責人，最近，她在一封致客戶的公開信中承認，對某些器件前劑量方法常常無法斷代，並把原因歸結為在高溫燒製過程中瓷胎的石 英結構發生了較大的變化。另一方麵，近年來前劑量方法也麵臨另一種挑戰，有些高仿瓷製造者對仿製品施加人工幅射，以擾亂前劑量鑒定法，企圖令現代仿古瓷通 過檢測成為“真品”。為了解決上述問題，就要求熱釋光方法在技術上有新的突破，探索出一種比前劑量更好的方法。

熱釋光技術的新進展----高溫峰測年技術

熱釋光技術的最新發展是熱釋光高溫峰測年技術的出現，它是香港中科古物鑒證實驗室羅蔭權教授所研究和發展的一項專利技術。過去人們認識上存在一個誤 區，認為熱釋光高溫區光強太微弱，因此不以它為研究對象。其實熱釋光高溫峰雖然弱，但它同樣包含著試樣準確的年齡信息，問題隻在於能否做出準確的測量。熱 釋光技術的最新發展是熱釋光高溫峰測年技術的出現，它是一項新研究出來的專利技術[11]。這項技術和前劑量方法不同，它的關鍵不是重點測量和研究 110C0附近的低溫峰對劑量的反應，而是測量300-500C0的高溫峰，並由此計算出樣品的年齡。為了克複高溫區光強較弱的困難，這項專利在取樣技術 以及檢測方法上做出重要的改進。在數據處理方麵，開發出一套基於發光反應動力學的計算機程序來分析所測得的熱釋光數據，係統地計算瓷胎中不同的礦物晶體對 不同幅射源的反應，然後綜合這些結果，計算出被測瓷器的年齡。使用這種熱釋光高溫峰測年技術，對一批前劑量方法未能得出結果的從宋代至晚清的瓷器，以及施 加過外幅照的高仿瓷進行檢測，結果都得出了與器件造型相符合的年代結論。此外，在取樣技術以及檢測方法上也有重要的改進，以克複由於瓷土中石英及長石顆粒 的微量分布，以及因為它們的體積微細而造成精確度低的困難。尤其重要的是，為配合測量方法的改進，他們開發出一套發光反應動力學的計算機程序來分析所測得 的熱釋光數據，用人工智能軟件來分析瓷胎中不同的礦物晶體對不同幅射源的反應，從而計算出被測瓷器的年齡。使用這種熱釋光高溫峰測年技術，他們對一批前劑 量方法未能得出結果的從宋代至光緒的瓷器進行了檢測，都得出了與器件相符合的年代結論。他們的研究工作和實踐成果己得到香港某些財團文化基金的關注。有一 點應該強調的是，古陶瓷熱釋光檢測是一項複雜而又細緻的科學實驗，工序複雜而且耗時長達數天。它對操作人員要求很高，要求他們有很強的分析能力，既要懂技 術又要懂古陶瓷，把每一件被檢器件均作為個案研究，絕不是有了儀器就人人可做那麽簡單。國內有熱釋光檢測設備的科研機構、高等院校上百所，但沒有幾家能有 把握做準確可靠的古陶瓷檢測，原因就在於並未真正掌握這項技術。熱釋光檢測古陶瓷方法經過近五十年的發展，已取得了重大的成績，但整個技術仍在不斷進步。 一方麵由於科學技術本身總是在不斷進步和自我完善的，另一方麵也由於中國古陶瓷的複雜性，時間跨越幾千年，空間跨越幾百萬平方公裏。隨著研究和實踐的進 展，將來必然會發現某一窯口或某一類型的器件是目前現有的熱釋光技術所無法檢測的，就如同現在所知的前劑量方法對某些器件無效一樣。熱釋光檢測方法還存在 一個大問題，它是一種有損檢測技術。能不能研究出一種無損傷的科學檢測方法，是一個十分重要的研究方向，這方麵的探索已在一些研究組進行中。我們可以想 像，一旦一個準確的、無損傷的、而且價格低廉的熱釋光檢測方法出現，將會給現今贗品盛行的古陶瓷收藏界，從藏家、古玩商、拍賣行、直到仿古陶瓷製造者，帶 來怎樣的震撼與衝擊。在科學技術高速發展的今天，以人類幾近無限的認知能力，我們完全可以期望這一天的到來。

對古陶瓷器的完整性應有一個全麵的認識

古陶瓷的熱釋光鑒定法是一種有損鑒定，因為要取樣，必須在它比較隱蔽的位置取出一小塊樣品，其尺寸取決於器件本身的大小，也取決於它是什麽器件。對於 明清瓷精品，取樣就盡可能的小，甚至如綠豆般大即可。但這取樣，破壞了器件外在的完整性，許多收藏家們接受不了這一點。“古董毛了邊，不值一文錢”，是在 中國古陶瓷收藏界流行的一句話，它甚至成為收藏的圭臬。這觀念形成的原因，恐怕是因為中國古陶瓷存量太大了，同一名窯的同類器件都有許多，為了比出個高低 來，就隻有“吹毛求疵”。對明清上等官窯器的挑剔，其嚴格性可以比美皇帝選妃。但在這方麵，歐美人的觀念就有所不同。他們有完善的博物館教育，自幼接觸的 就是斷臂維納斯一類的古藝術品，古文物有殘缺似是天經地義的事。這種觀念上的差異反映到歐美藝術品市場上，一件有修補的中國古陶瓷，仍有完整器七、八成的 價格。但同樣東西在中國，能有二、三成價錢就算不錯了。不忌殘缺的觀念所及，熱釋光取樣在歐美收藏界就根本不是問題。近幾年，蘇富比和佳士得拍賣的中國古 陶器以及唐三彩，幾乎全部拍品都是經過熱釋光鑒定的。宋以後瓷器，他們目前為什麽不也這樣做呢？技術上的問題應該是原因之一。

以嚴格的標準來衡量，一件古陶瓷怎樣才是完整的呢？我認為，對存世時間成為它的最重要內容的古陶瓷，它不但應該保持有形部分包括胎、釉、彩的完整性， 同時還必須保存該器件時間曆史的，雖然外觀上看不見的全部信息。在這個概念下，應該說目前的古陶瓷科技鑒定方法無一例外地，都損害了被測器件的完整性。如 上所述，熱釋光方法是由於要取樣破壞了被測器件外觀的完整性，但通常所謂的無損傷檢測，如成分分析方法等，卻往往破壞了曆史和時間沉積在器件上無形的信 息。我們知道，成分分析法需要利用各種粒子(如電子，中子，質子等)去激發受測陶瓷樣本的胎、釉，來測出各種主量、次量及微量元素含量，然後和標準樣本的 元素含量作比較。肉眼看來外觀是絲毫無損，但實際上受激發出的各種輻射線(如X射線、γ射線)通過能量損失的方式，已經把器物本身曆史上積存的受輻射信息 帶走，該器件已不再是嚴格意義下的完整器件了。這些做過成分分析的陶瓷器就再也不能用熱釋光方法去作斷代測試了。因此，凡用幅射的檢測方法，必須要能“一 槌定音”，否則被檢器件將成為不能再進行任何基於幅射的鑒定方法檢測的“盲器”。就如在陶瓷收藏界著名的那一對澳大利亞“元青花雲龍象耳瓶”，在做過各式 各樣的相互矛盾的科技檢測後，現在成了徹頭徹尾的一件“盲器”。在新的、更先進的科技方法出現前，它是真品還是仿品，恐怕永無定論。因此，在進行一件古瓷 器的科技鑒定前，必須了解所進行的檢測方法會對它造成什麽影響。熱釋光鑒定技術的優點是，它不會影響再進行的其它檢測方法。如果想為其它科技鑒定方法留下 活動空間的話，我個人認為首選的檢測方法應該是熱釋光。

我國新文物法的頒布，私人收藏文物不但具有合法性，而且受到國家的保護。收藏高價精品級的古陶瓷己日益成為我國某些財團法人和私營企業家投資和儲蓄財 富的有效手段。加上廣大的各種類型的收藏愛好者，可以說，一個中國曆史上空前的收藏高潮已經興起。急速飆升的古陶瓷價格，同樣亦空前地刺激著高仿贗品的發 展，一切可能的現代科技手段都會被用到這方麵去。即使是鑒定專家，肉眼難辨真假的情況必將越來越多。相應地，古陶瓷的科技鑒定技術必需也必將“與時俱 進”。在這形勢下，作為收藏家尤其重要的一點是，要能接受科技檢測這個新事物，否則損失可能是慘重的。有關方麵的科技工作者也應該嚴肅地、實事求是地介紹 自己所熟悉的科技鑒定方法，不應把商業目的放在第一位，保持一個科學工作者應有的理性與良知。[劉有延]