一、基本情况介绍：
文物领域核技术应用与装备国家文物局重点科研基地于2023年5月正式获批，是国家文物局认定的第八批重点科研基地之一。
文物领域核技术应用与装备基地的定位是：面向文化遗产研究对科技创新的迫切需求，研发核技术装备的关键技术，推动高能同步辐射光源和中国散裂中子源平台和技术在重大文物保护工程、项目中应用，建立核分析技术在文物元素和同位素研究的应用体系，培养高层次文物研究人才，建设成为文化遗产研究与核技术装备、大科学装置综合交叉学术高地，文物应用核技术装备科技成果转移转化阵地，为中华传统文化自信和文化传承服务。
基地现有文物专有核技术高端装备研制与应用、基于同步辐射原位表征平台的文化遗产研究、基于中子技术的文化遗产研究、核分析技术在文物元素及同位素研究中的应用共四大研究方向。
（一）文物专有核技术高端装备研制与应用
文物专有核技术装备主要包括文物专用的X射线CT成像系统、X射线荧光成像光谱仪、辐照灭菌装置、宇宙线成像装置等，涵盖文物研究、文物保护、考古探测等多方面的应用。通过提高核成像、核分析类装备的专有性和便携性，增强对文物的原位检测能力和性能，提升检测过程中文物的安全性，通过车载方舱、可移动、小型化等方式，提升装备的普及度，充分发挥其在文物内部结构分析、表面成分分析、制作工艺研究、文物保存及修复状态评估、文物劣化机理研究、考古发掘、实验室考古等方面的作用。提升辐照灭菌装备的可移动性，研究辐照灭菌技术在壁画、纸质文物、木制文物、纺织品文物等方面的安全性和有效性。开展针对墓室、洞窟等内部情况探测的宇宙线成像技术研究。
（二）基于同步辐射原位表征平台的文化遗产研究
借助于时空分辨的同步辐射谱学结构及成像分析, 一方面人们可以推测文物的制作过程, 洞察在几个世纪前的工匠们的工艺，另一方面,也有助于了解文物在环境中的蚀变现象，为文物的完美保存和储藏提供科学依据, 同步辐射技术将是珍贵文物无损分析的有效途径。建立同步辐射多种实验技术如谱学，衍射以及成像方法联用系统，涵盖X 射线衍射/散射、软/硬X 射线谱学、X 射线成像等多种技术，提供的结构信息从电子、原子（Å）、纳米颗粒（nm）、到块体，实现自动化的样品探测和高通量测量，为进一步发展原位装置并利用先进同步辐射技术以解决文化遗产研究的各种科学需求打下坚实基础。另外，在现有数据分析的基础上，发展数据分析以及大数据挖掘技术，进行结构特征值提取，实现对海量同步辐射数据的快速分析和识别，进而获得了文物的结构、形貌、化学形态分布之间的关联，建立文化遗产相关研究的结构数据库，为文化遗产考证和新认知提供科学依据。在此基础上，建立基于同步辐射的文化遗产科学研究平台，联盟研究所、大学以及博物院等的团队力量，合作开展考古学、古环境、古生物学和文化遗产材料等的同步辐射研究，推进文化遗产科学研究的创新和知识传播。
（三）基于散裂中子源的文化遗产研究
中子具有高穿透原位无损检测的优势，在文化遗产研究领域发挥越来越重要的作用。在中国散裂中子源的中子粉末衍射仪和中子反射仪上，利用中子探测轻元素的优势，开展文物微观原子和分子结构的表征研究，支持瓷器、玉器、金属等文物的组分和结构测定、制作工艺、文物修复保护和年代测定等。在中国散裂中子源的中子成像仪和工程材料衍射仪上，利用中子无损穿透的优势，发展能量分辨成像技术与残余应力的中子衍射技术，开展文物内部复杂结构形貌等的三维成像研究，以及金属类文物不同部件的高精度应力检测，支持文物制作和加工工艺、绘画创作、文物鉴定、古生物化石等研究。在中国散裂中子源二期工程中建设瞬发伽玛中子活化分析和中子深度剖面谱仪、化学振动谱仪、液体反射等谱仪，利用中子对特定元素高敏感和区分同位素的特点，开展文物痕量元素的测定，建立文物原料组分与地域和年代的数据库，支持文物产地和年代测定，以及文物传播发展历史追踪。
（四）核分析技术在文物元素及同位素研究中的应用
文物的元素信息包含元素组成含量和同位素丰度两类信息，它们携带产地或时代特征，如一些元素的同位素比值可以用来确定矿物材料的年龄，而这正是对文物进行产地溯源和年代判断的重要依据。对考古学研究来说，文物的断年和溯源是核心问题，基于这些信息和线索可以研究古代的社会变迁和文化经贸交流等多方面内容。元素分析已经成为文物研究中基础甚至必需的技术手段。X射线荧光光谱、中子活化、激光烧蚀联用的质谱、原子吸收光谱和原子发射光谱等方法都可以用来分析样品中的元素信息，并且测量可以以无损或微损的方式进行。此外，基于这些分析方法可以开展微米级尺度范围的微区分析，同时结合二维扫描还可以进行区域比对分析。面对文物样品内部复杂的元素与同位素构成，各种核分析技术都有自己的优势和不足，发挥依托单位拥有多种元素分析设备的研究平台优势，开展各种形态文物的分析工作，获取高质量的元素信息，为文物产地溯源、年代判定和保护工艺提供依据。
二、工作成果和亮点：
（一）、装备研发与应用
1、CT技术应用与文物专用CT研发
自主研发的多种X射线CT设备在文物研究中得到应用，对青海都兰热水墓群“2018血渭一号墓”出土印章，大连营城子汉墓印章，香港中文大学文物馆印章，国家博物馆铁器、青铜器、漆器等，社科院考古所金银器、套箱等各类文物样品百余件进行CT扫描图像重建分析。面向考古遗存内部三维结构信息安全及时高效获取的需求，正在开展文物专用的移动式文物X射线断层成像系统关键技术及装备的研制与应用。
2、曲面微区X射线荧光谱仪研制与应用
针对我国文物造型复杂、形制多样的特点，研制了曲面微区X射线荧光谱仪，该设备为国际首创，能够根据物体表面形态自动导航扫描分析，解决了现有微区XRF设备无法进行曲面三维元素分布高精度成像的问题，同时具备定点微区元素分析、平面高分辨元素成像和曲面高分辨元素成像三种功能，各项指标均达到或超过国际先进水平。该设备已在安徽淮南武王墩考古现场、故宫博物院、山西陶寺遗址等多家考古文博单位成功应用。
3、电子束辐照灭菌装置研制与应用
研制了移动式电子束辐照装置，攻克了机械设计、加工制造、控制系统、灭菌工艺等方面的难关，完成了辐照加速器整机系统研制。实验证实，电子束辐照能有效消杀空气中的各种微生物，一定剂量下，能有效消杀壁画中的各种微生物，且不会对模拟壁画造成损伤。该设备已在敦煌研究院的模拟墓室完成了墓室壁画的辐照灭菌现场实验。
（二）、基于大装置的文物研究
1、同步辐射光源
研制全球首套X射线谱学/衍射联用装置，实现样品化学形态与物相同步解析；建立远程自动化原位X射线谱学实验系统，为智能化同步辐射研究奠定基础。依托国内外同步辐射装置完成多项研究：在上海光源BL12SW线站国内首次应用高能XRD技术，对战国青铜剑开展二维扫描，揭示合金与锈蚀物相分布；在巴西Sirius光源实现全球首次科技考古领域内30纳米分辨率3D叠层成像技术考古应用；在上海光源BL13U线站完成国内首个纳米探针考古实验，解析中伊古陶瓷釉层元素分布；在英国Diamond光源实现古陶瓷多模态纳米表征。这些研究初步建立同步辐射科技考古领域涵盖宏观至纳米尺度的多维度分析体系，为高能同步辐射光源（HEPS）建成后的深度研究奠定技术基础。
2、散裂中子源
基于中国散裂中子源能量分辨成像谱仪建设了文物中子CT表征的方法，与传统的X射线成像相比，中子具有更强的穿透能力，能够穿透一些对X射线不透明的材料，同时对轻元素敏感，适合金属锈蚀物的观测，已经用于金属容器内有机物的分析，初步开展了汉代书刀锈蚀老化研究和清代铜鎏金佛像装藏研究。中子CT的三维无损成像能够为制定科学合理的修复及保存方案提供依据，同时也为考古学和历史学研究提供有力支持。
（三）、国际合作
1. 中子技术文化遗产科学应用国际学术研讨会
2024年11月首次举办中子技术文化遗产科学应用国际学术研讨会，由高能所中国散裂中子源（散裂中子源科学中心）主办，故宫博物院、广东省博物馆和中国科学院高能物理研究所共同承办。参会人数超过100人，来自德国、法国、意大利、荷兰、瑞士、日本、中国共7个国家的中子科学家和文物保护领域的杰出专家，带来了27场精彩学术报告，分享了中子技术的发展、中子技术在文物研究与保护中的应用、文物综合分析与研究等成果，深入探讨了中子技术在文物领域的应用现状与前景。
2.中欧文物遗产暑期学校
2025年8月，高能所发起并联合西班牙、英国、法国和意大利以及国内的高校和研究所共同举办了首届中国-欧洲文化遗产科学暑期学校。经过推荐选拔，共有37名学员参加，其中欧洲学员21名。暑期学校获得了中国科学院国际交流计划“优秀青年项目”支持，为期十天，邀请了国内外知名专家学者授课，并安排了大科学装置参观、动手实验、世界文化遗产实地考察、中国非遗技艺演示和制作等丰富多彩的活动。暑期学校的成功举行，架起了高能所与欧洲在文化遗产科学领域沟通的桥梁。
附件下载：
