艺术品检测分析技术手册-8

中子射线照相术 ( neutron radiography，NR )属于非侵入式核成像技术。

NR是对含有中子的样品进行二维成像。中子是一种亚原子粒子，大小与质子相当，因此中子射线与X射线一样，可用于成像。X射线（反射或透射）的衰减与物质密度有关，而中子射线（反射或透射）的衰减则与样品中原子核大小有关。由于样品中通常含有各种序数的原子，会产生各种不同的信号，因此可以对样品中的元素分布做成像，分辨率高的情况下还可以区分同位素分布。在样品中含有多种密度相近而元素构成不同的物质，无法用X射线照相加以区分的情况下，尤其适合使用NR。

NR 作为艺术品鉴定的研究工具，主要用于金属物体，这是因为大部分金属密度较高，难以使用X射线照相分析。但 NR 不常用于彩绘艺术品分析，可能是因为它的费用较高，而彩绘艺术品可以使用X射线照相等相对廉价的成像技术进行分析。

不过它在这个领域也有白己的用武之地，例如彩绘艺术品水损测定。

4. 局限性

5.补充技术

6.技术规范与注意事项

—强中子源中子成像装置

—适当规格的束线与相应实验基础设施

一主要基于相机（即CCD）的中子成像探测系统

—层析成像和实时测量选项

一图像处理工具

—TB规模的数据存储

7.技术简史

8. 文献

[2] Rant J., Z. Milic, J. Istenic, T. Knific, I. Lengar, A. Rant, ''Neutron Radiography Examination of Objects Belonging to Cultural Heritage'', Applied Radiation and Isotopes 64, pp. 7-12. (2006)

[3] Lehmann E.H., P. Vontobel, G. Frei, C. Brönnimann, ''Neutron Imaging - Detector Options and Practical Results'', Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 531, pp. 228-237. (2004)

[4] Berger H., ''Characteristics of a Thermal Neutron Beam for Neutron Radiography'',Applied Radiation and Isotopes 15, pp. 407-414. (1964)

1. 分类

2.说明

3. 应用

4. 局限性

NI技术的效力受限于中子束对物体的穿透性，以及待成像物体内各种材料之间的对比度，后者与不同材料的衰减系数（反映材料中子相互作用概率的常数）有关。可以用现成的表格查询材料的衰减系数，因此可在检测前提前确定分析的可行性。一些元素受中子轰击会变得具有放射性，应避免照射这些对象，尤其是含有钴 (Co）和银（Ag）的对象。但有机材料不会有这种风险。

这项技术还有一个重要限制：全世界拥有专用中子成像设施的大型研究反应堆和散裂源数量有限，因此很难约到 NI 设施的束流实验时间。

警示：中子束会引发健康问题。NI设施的使用受到严格控制，并严格施行限制辐射暴露的规定。不得接近光束，所有实验都必须在屏蔽良好的环境中进行。

5. 补充技术

所有现代NI技术都可与X射线技术（X射线照相术、X射线层析成像、X射线相位对比成像、X射线实时成像等）互补。使用微波的检测方法尚未发展到博物馆藏品研究所需的水平。

6.技术规范与注意事项

7. 技术简史

1932年，J.查德威克 (J. Chadwick）发现了中子，NI 技术有了实现的可能性。最早的 NI试验开展于20世纪30年代末40年代初，用的是带加速器驱动中子靶的放射性中子源。20世纪60年代，在研究用反应堆建设起了 NI设施，NI技术也随之取得了突破性的进展。早期NI技术使用的是照相胶片，90 年代，实时数码成像系统开始取代胶片，提高了该项技术的灵活性、效率和准确性。迄今为止，全世界约有15家已投入使用的专业实验室，还有更多的在建实验室，尤其是散裂中子源实验室。

8.文献

[1] Festa G., D. Marines, A. Scherillo, ''Neutrons Unveil Secrets of Musical Instruments'', Neutron Methods for Archeology and Cultural Heritage: Neutron Scattering Applications and Techniques (eds. N. Kardjilov, G. Festa) Cham: Springer. (2017)

[2] Hendrickx R., E.S.B. Ferreira, J.J. Boon, G. Desmarais, D. Derome, L Angelova, D.Marines, A. Kaestner, H. Huinink, K. Kuipers, B. Voogt, E. Richardson, ''Distribution of Moisture in Reconstructed Oil Paintings on Canvas During Absorption and Drying: A Neutron Radiography and NMR Study'', Studies in Conservation 62 (7), pp. 393-409. (2017)

[3] Marines D., F. Schmid, J. Frey, K. Sdimidt-Ott, E. Lehmann, ''Combined Neutron and X-ray Imaging for Non-invasive Investigations of Cuitural Heritage Objects'', PhysicsProcedia 69, pp. 653-660. (2015)

[4] Mannes D. C. Benoit, D. Heinzelmann, E. Lehmann, Beyond the Visible: Combined Neutron and X-ray Imaging of an Altar Stone from the Former Augustinian Church in Fribourg, Switzerland'' Archaeometry 56 (5). Pp. 717-727. (2014)

[5] Mannes D.. E. Lehmann, A. Masalles, K. Schmidt-Oft, K. Schaeppi, F. Schmid, S. Pectermans. K. Hunger, The Study of Cultural Heritage Relevant Objects by Means of Neutron Imaging Techniques Insight - Non- Destructive Testing & Condition Monitoring 56 (3), pp. 137-141. (2014)