1.分类

铅同位素分析(lead isotope analysis)属于铀-钍-铅测年技术，也称铅测年法。这是一种利用地球化学属性(微量元素含量、同位素丰度比)来确定文物来源的方法。这种分析需要小块样品，属于侵入式分析技术。

2.说明

铅同位素分析不仅可为艺术品取样提供成分信息，还可提供补充信息。铅同位素分析是一种有用的鉴定工具，用它的分析结果与现有数据对照，可以帮助确定艺术品的年代或矿物开采地。

铅白颜料粉是用铅矿石提炼出的金属铅制成的。将铅矿石加工成铅白颜料粉并不会明显改变铅同位素比率。古代大师画作中常用的铅白成分是碱式碳酸铅(2PbCO3- Pb(OH)2 )。用50~200μg 的微量样品就可以分析出颜料粉的铅同位素比率。

铅的常见同位素有四种:204Pb、206Pb、207Pb和208Pb。最后三种同位素部分来源于铀(238U和235U和钍(232Th）的放射性衰变。但204Pb不是放射形成的，所以它的浓度不会随时间推移而改变。普通铅有一个重要特征，形成矿物或岩石相之后就不会再发生显著的放射性铅累计了。铅的四种同位素中，有两种是由铀同位素形成，一种是由钍同位素形成的，只有204Pb的放射性母体尚未被发现。

人们认为原始铅是由恒星核反应形成，随超新星爆炸释放入太空，再并入构成原始太阳系的尘云之中。陨硫铁(硫化铁)相的Fe2O3含有接近原始成分的铅。地球内部的铅一直在不断地从原始铅、铀、针同位素放射性衰变中演化而来。因此所有矿物或岩石的铅同位素组成都取决于它们形成的时代与环境，也就是取决于母体材料中铀与钍的总和与铅的比率。

3.应用

在地质学上，铅是为数不多的同位素组成变化显著的化学元素之一。同位素组成主要取决于形成矿床的岩石单位的年龄，以及 U/Pb 和 Th/Pb 含量比值(Faure,1986 )。鉴定和物源调查的成败取决于两个因素，一个是颜料样品的检测数据；另-个是矿石来源铅矿的检测数据。二者相符即表明铅白颜料粉可能来源于该处矿藏。

铅同位素分析数据显示为散点图，y轴206Pb/204Pb的比值，x轴为207Pb/204Pb的比值。研究者对北方画派和南方画派 100 位艺术家(勃鲁盖尔、鲁本斯、范戴克弗兰肯、范霍延、哈尔斯、伦勃朗、埃尔格列柯、乔尔达诺、考夫曼、马尼亚斯科里奇、罗萨、提香等)的颜料样品进行了检测(Fabian 和 Fortunato，2010)。铅颜料数据的散点图揭示了各个地点的重要信息。研究结果显示，数据点可明显分为两个数据集群，分别为阿尔卑斯山南麓和阿尔卑斯山北麓的铅。同组数据的相对们置也显示出年代和位置的相似性(Keisch和 Calahan，1976)。也可以比较其他楼品铅同位素数据与现有集群的相似度。数据库也会随着受检样本的增加而不断增长。

4.局限性

颜料样品中的铅白越纯，分析结果就越精确。混合铅白色颜料粉(来源不同的铅白)的数据则可能落在集群之外。此外，颜料样品能否匹配到特定地点还取决干是否有可用的地球化学数据。矿区内的自然变化也可能给同位素比值带来局限性Gulson,1986)。此外，熔炼过程中添加的助熔剂，或冷却过程分馏主要元素与痕量元素所产生的杂质，也会影响从艺术品取样的化学成分。

5.补充技术

有两种检测铅白同位素比的方法:多采集器电感耦合等离子体质谱法(multiplecollector inductively coupled plasma mass spectrometry, MC-CP-MS)和热电离质谱法(the thermal ionization mass spectrometer, TlMS )。

6.技术规范与注意事项

在质谱分析之前，先用 SEM-EDX对样品进行分析。测定样品的质量、形态、无机基质和堆积结构，并进行分解(用4mL  1:1稀释亚沸硝酸)。操作过程中必须保持室内洁净(100级)，避免污染。

7.技术简史

1896 年，亨利·贝克勒尔(Henri Becquerel)意外发现了放射性物质。随后实验人员发表了一些岩石的试验测年结果。1905年，欧内斯特·卢瑟福(ErnestRutherford)认识到铀的衰变会产生氦，通过测定铀矿石中的氦含量确定了铀矿石的年龄。1907年，伯特伦·博尔特伍德(Bertram Boltwood)用铀铅法(铅是铀衰变的最终产物)估算出了一些古老岩石中矿物铀的年龄。1913年，放射化学家弗雷德里克·索迪(Frederick Soddy)最早提出了同位素的存在。同年，约瑟夫·约翰·汤姆森(Joseph John Thomson)发现了稳定(非放射性)元素存在多种同位素的首个证据。随后弗朗西斯·威廉·阿斯顿(Francis Wiiam Aston)利用质谱仪发现了数种元素的多种稳定同位素。

为了获得更好的同位素丰度比值可视化集群信息，基什(Keisch)等在 1976 年引入了所谓的铅同位素比值指数(lead isotope ratio index，LRI)。根据经验方程LIRI=35.385+0.4729-(206Pb/204Pb)-0.5519(206Pb/204Pb)(207Pb/206Pb)-8.2561(207Pb/206Pb)，——该指数可用三个比值来计算:206Pb/204Pb、207Pb/206Pb和208Pb/206Pb。法比安(Fabian)等利用同位素比值技术分析了 100 位古代大师的颜料(Fabian 等，2010)。

8.文献

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