修復之前的St. Gregory半身像 (1716)

該半身像材料珍貴，專家推測：臉、手、頭發由銀制成；斗篷為覆蓋在木質圓錐面的銀箔；密特拉和十字架是黃銅，披肩為銅并鍍有金色銅作為裝飾。在披肩中央鑲有玻璃圣物箱。其銀、銅、黃銅部位都有不同程度和形式的腐蝕。依據半身像上的殘留物，專家斷定該半身像在此前曾進行過修復。

在本次修復之前，專家應用LIBS技術對其頭發、衣服、飄帶及涂層進行分析。從測量譜線得知，半身像的頭發并非之前以為的銀制，而是傳統的銀合金，即銀銅合金。

為了檢測飄帶主體及涂層（曾推測為金色銅，即銅-鋅合金）元素，應用LIBS技術對其內側和外側分別進行測量。譜線數據顯示，飄帶主體部分為銅。非常有趣并出乎意料的是，涂層部分根本不含鋅元素，而是金---也就是說，不是人們之前所以為的黃銅，而是黃金！

半身像頭發處表層的LIBS光譜（波長區間：250–560 nm）

此外，通過對整個半身像中的銀和銅兩種物質的LIP發射譜線的強度對比可知，合金中的銀和銅的成分含量基本相等。并且，與假設不同的是，在制成半身像的整個過程中，都不曾使用過箔。

（a）St. Gregory’s半身像銅質主體表層同一位置LIBS連續激發的剖面光譜
（b）St. Gregory’s半身像銀制頭發表層同一位置LIBS連續激發的剖面光譜

 

案例2：LIBS元素分析技術檢測古代兵器修復情況

來源：S. Acquaviva a, M.L. De Giorgi a, C. Marini b, R. Poso b. Elemental analyses by laser induced breakdown spectroscopy as restoration test on a piece of ordnance. Journal of Cultural Heritage 5 (2004) 365–369

A．清潔前；B清潔后；C清潔后細節圖

本案例中的這把槍，20世紀70年代發現于亞得里亞海海底，之后保存于位于意大利萊切古城的省博物館S. Castromediano。由于在海水中長年浸泡，已經被海洋沉積物、鹽風化物、金屬氧化物等包裹得嚴嚴實實。專家推斷，這把槍可能來自16、7世紀熱那亞的商船。在一次貿易航海中隨商船沉沒后，長期浸泡于海水中逐漸被侵蝕損毀。通常損毀的情況極大取決于文物所處環境的浸泡水質、空氣濕度、輻射以及大氣污染等。海水中的鹽分攻擊金屬晶體發生化學反應、生成了其它物質，是這把槍表面腐蝕結殼的主要原因。

在對其進行修復時，首先分別使用LIBS元素分析技術分析這支槍的海水沉積外殼成分和腐蝕類型；再基于實驗結果進一步實驗，確定清潔劑、清潔工具、保護物質，對表層進行修復。修復步驟如下：⑴機械去除槍表面的海水腐蝕層，回復槍的原本形狀。⑵使用青銅、鐵的專用化學試劑進行清潔，去除海水腐蝕層。⑶防止此后的腐蝕。⑷表層保護，避免接觸空氣。在第⑶之前，利用LIBS技術對槍表面物質進行分析，確定是否仍有銹蝕物質殘留。

案例3：LIBS元素分析技術應用于歷史文獻紙張維護

來源：A. Kaminska a, M. Sawczak b, K. Komar b, G. S´ liwin´ski b, Application of the laser ablation for conservation of historical paper documents. Applied Surface Science 253 (2007) 7860–7864

 

對17世文獻紙張進行激光清潔時的LIBS光譜數據：
（a）第1次激光清潔激光脈沖；（b）第2次激光清潔激光脈沖；（c）第3次激光清潔激光脈沖；

 

修復歷史文獻比如15、6世紀的木漿紙等，若用水或者干燥方法只能去除部分污漬，并會導致紙張變色。近20年來，激光清洗技術在紙張保護的應用中獲得了快速的發展。該技術可針對紙張質地及污漬成分做針對性設置，精確的去除污漬，特別適用于古老、脆弱的文獻紙張。LIBS及LIFS等激光光譜元素分析技術已經成功的應用于激光清洗技術的研究---在激光清潔的同時，對激光燒蝕等離子體進行光譜分析，測定樣品及其污漬、樣品中的色素、表面的雜質和斑點中元素分布的情況及激光清潔效果，并可測定試劑清潔、物理清潔對于樣品表面的影響。

16世紀 Leopolita圣經背面的藍色鉛筆痕跡：(A) 激光清潔前；

(B) 激光清潔后及其相應的LIBS光譜：（a）彩色痕跡；（b）清潔之后的光譜

本案例應用激光清潔技術及LIBS元素分析技術測量十四世紀紙張表層的污漬（灰塵、色點）及色素和Leopolita圣經背面藍色鉛筆痕跡的成分。