Как используют спектрометры при анализе археологических исследований?

Метод спектрального анализа был описан в 1859 году научными работниками Бунзеном и Кирхгофом из Германии. Но практическое его применение стало распространено позже, когда появились соответствующие технологии, позволяющие применить его на нужном уровне.

Основа метода

Спектральный анализ в современных исследованиях – это основной способ оценки химического состава различных веществ. У каждого минерала или другой горной породы есть свой состав, знать который необходимо для грамотной организации дальнейших технологических процессов. Основу метода составляет принцип анализа спектров, которые образуются при испускании, поглощении, отражении света или люминесценции. Для работы используется специальное оборудование. Например, сегодня востребован рамановский микроскоп М532/785, который может применяться в медицине, археологии, других областях.

Изучая длину волн, которые испускают атомы исследуемых образцов, можно определить их точный состав, так как атом каждого вещества имеет свою длину волны (частоту) и на нее не влияет источник возбуждения.  Метод выделяется своей чувствительностью, высокой точностью, простотой, поэтому он универсален, применяется во многих отраслях, например, в археологии. Технология подходит для изучения совсем небольших образцов, менее 10 г.

В археологических исследованиях часто применяются люминесцентные методы спектрального анализа, особенно востребована фотолюминесценция. Излучение регистрируется с помощью спектрографа или спектрометра. Анализ бывает на качество и количество. Качественный анализ необходим для того, чтобы определить, органические или неорганические вещества располагаются на территории раскопок. Если это органика, значит, исследуемый образец – это продукт жизнедеятельности, который остался в почве.

Количественный анализ позволяет определить, является ли место раскопок просто небольшим участком, на котором располагаются следы деятельности древних людей, или на этом месте было поселение. Чем больше органических следов в образцах, тем больше было древнее поселение.

Применение спектрального анализа в археологии

Методы спектрометрии позволили археологам сделать много важных открытий. Например, ученые получили возможность исследовать появление и распространение металлургии, особенно такие металлов и сплавов, как медь и бронза. Так, раньше ученые полагали, что эра бронзы началась примерно 6 000 лет назад в Древнем Египте и Месопотамии. Но современные принципы исследования с использованием спектрометров позволили определить, что бронзовым изделиям, найденным в Малой Азии, примерно на 1000 лет больше.

С помощью специального оборудования можно получить технологический рецепт, по которому затем можно приготовить такой же сплав. Спектральный анализ применяется также для изучения других материалов и веществ. Например, археологи исследуют таким образом стекло, керамику, железо, драгоценные металлы.

Виды спектрального анализа

Выделяют несколько методов археологических исследований с использованием спектров:

• Абсорбция. При воздействии на вещество электромагнитного излучения оно частично поглощается;
• Люминесценция. Под действием на вещество излучения определенной частоты от образца начинают отражаться лучи другой частоты;
• Метод эмиссии. Под действием источника возбуждения образец преобразуется в плазму и начинает излучение;
• Рассеяние. При воздействии на образец электромагнитные волны рассеиваются.

При любом методе спектрального анализа точность обеспечивается использованием высококачественного оборудования. Без него проведение исследования на профессиональном уровне невозможно.

Оборудование для проведения археологических исследований

Современная спектральная техника постоянно улучшается, так как повышаются требования по точности и чувствительности анализа. При производстве спектрометров внедряются новые технологии, которые обеспечивают высокий уровень точности, а также отличаются производительностью, возможностью автоматизации процесса анализа.

Одним из лучших приборов для археологического анализа различных материалов, объектов и веществ является рамановский микроскоп М532/785. Устройство предназначено для создания увеличенных изображений микроскопических деталей структуры исследуемых веществ. Также применяется для анализа характеристик образца с использованием рамановских и фотолюминесцентных спектров.

Для изучения состава микроскопических частиц в микроскопе применяется два лазера: с длиной волны 532 нм и 785 нм – для выполнения с помощью одного прибора разных задач. Это делает приспособление универсальным.

Основные характеристики модели М532/785:

• разрешение 1 μм;
• работа в режиме отражения/пропускания;
• наличие двух лазеров для повышения функциональности;
• фирменное ПО для работы со спектрами веществ (сравнения шаблонных спектров с новыми, добавления новых спектров в базу);
• возможность одновременного анализа рамановского излучения и фотолюминесценции

Археологический анализатор М532/785 прост в использовании, работать с ним может даже человек без опыта взаимодействия с подобным оборудованием. Нужно только разобраться с несложным функционалом.