معرفی

این مقاله توانایی روش میکرو آنالیز اشعه ایکس را در زمینه باستان شناسی و مطالعه عتیقه جات نشان می دهد. در این مقاله، آنالیز عنصری Micro XRF بر روی مجموعه ای از سکه های باستانی معروف Pentikopei انجام گرفته است. ترکیبات عنصری بر روی بخش های مختلف سکه، نکات جالبی را در خصوص روش های متالورژیکی باستانی در سال های گذشته آشکار می سازد.

چنین تحقیقی در نتیجه استفاده از میکرو آنالایزر اشعه ایکس مدل XMF-104 ساخت شرکت UNISANTIS امکان پذیر شد. در این دستگاه علیرغم اینکه تهییج اولیه نمونه توسط یک تیوب ایکس ری با توان پایین می باشد ولیکن توانایی شناسایی دقیق عناصر از سیلیسوم تا اورانیوم را دارد. این توانایی به طور کلی به دلیل استفاده از اپتیک های polycapillary کوماخوف می باشد.

پیش زمینه ای از کاربرد دستگاه

مطالعات باستانشناسی،جرم شناسی و عتیقه شناسی جنبه های بسیار مهمی در علم پزشکی قانونی هستند. یک ابزار تست غیر مخرب مطمئن در این زمینه، برای محققین و پژوهشگران بسیار ضروری می باشد. چنانچه بر روی نمونه های با ارزشی که توسط محققین جمع آوری شده، یک روش آنالیزی دقیق و مطمئن مواد انجام گیرد، موارد جالب و مفیدی آشکار خواهد شد. در بسیاری از این موارد، مقدار نمونه در دسترس به اندازه ای کوچک است که نمی توان آن راتوسط Bulk Analysis آنالیز کرد و یا این که به دلیل شکل و ساختار خاص نمونه، نمی­توان آن را به دستگاه آنالیز تحویل داد.

نمونه هایی که در اینجا مورد مطالعه قرار گرفته اند، مجموعه ای از سکه های باستانی Pentikopei می باشند که به قرن چهارم قبل از میلاد و قرن دوم میلادی تعلق دارند. در ادامه می توانید تصویری از این سکه ها به همراه شرح مختصری از نتایج را ملاحظه بفرمائید.

ابزار مورد استفاده

اندازه گیری بر روی نمونه بالا با استفاده از میکرو آنالایزر اشعه ایکس مدل XMF-104 ساخت شرکت UNISANTIS انجام گرفته است. این دستگاه مجهز به تیوب مولیبدن 50 وات و یک دتکتور با وضوح بالای compact Si-PIN و two–stage Peltier cooled می باشد. طیف EDXRF به دست آمده از این آنالیز در شکل شماره 1 نشان داده شده است.

ابعاد دستگاه به صورت قابل ملاحظه ای کاهش می یابد و دتکتور نیز برای خنک شدن دیگر به نیتروژن مایع نیازی ندارد.

دستگاه XMF-104 از یک لنز متمرکز کننده Polycapillary استفاده می کند که این لنز یک پرتو ایکس متمرکز با اندازه بسیار کوچک تولید می کند. اندازه معمول نقطه کانونی در خروجی لنز بین 50 تا 250 میکرون متغیر است.

طیف EDXRF به دست آمده از نمونه ها در شکل های شماره 2 و 3 نشان داده شده است.

نتایج به دست آمده

در شکل شماره 2 طیف به دست آمده از آنالیز یک سکه Pentikopei دیده می شود. در اینجا به روشنی قابل مشاهده است که سکه حاوی مقدار زیادی از نقره به همراه مقدار قابل توجهی از مس می باشد. آثاری از ید نیز در اینجا دیده می شود.

در شکل شماره 3 طیف به دست آمده از همان سکه پس از تمیزکاری سطح سکه نشان داده شده است. آنالیز کمی عنصری سکه تمیز کاری شده نشان می دهد که سکه دارای 82 درصد نقره و 18 درصد مس می باشد.

آنالیز مشابهی که بر روی مجموعه دیگری از سکه های باستانی انجام گردیده است در اینجا قابل مشاهده می باشد. طیف XRF به دست آمده از این نمونه ها در شکل شماره 4 قابل مشاهده است:

نتیجه گیری

سکه Pentikopei حاوی آلیاژی از نقره و مس می باشد. بر روی سطح آن، نواحی خاصی یافت شده که حاوی نقره خالص است که نشان می دهد آلیاژ ناهمگن است و مناطقی که حاوی نقره و کلراین می باشد (نقره شاخ مانند). تمام سطح سکه به استثنا بخش های بیرون زده، حاوی ید می باشد که به اضافه عناصر دیگر بدنه آلیاژ را تشکیل می دهد.

آنالیز سکه دینار نشان می دهد که این سکه حاوی 80 درصد نقره و 20 درصد مس بوده در حالی که آنالیز سکه الکساندر گویای این مطلب است که این سکه حاوی 99 درصد نقره و 1 درصد مس می باشد.

چنین تحقیقی در نتیجه طیف EDXRF به دست آمده از میکرو آنالایزر مدل XMF-104 امکان پذیر شد. این دستگاه مجهز به تیوب کم توان می باشد. در این دستگاه، پرتو ایکس اولیه تابیده شده از تیوب کم توان، با استفاده از لنز polycapillary کوماخوف موازی می شود.

مزایای دیگر دستگاه UNISANTIS XMF-104 عبارتند از:

•         عدم نیاز به گاز
•         عدم نیاز به سیستم واترکولر خارجی برای تیوب اشعه ایکس
•         محدوده اثر کوچک
•         تیوب با توان پایین