استفاده از روش های آنالیز مواد تنها به تحقیقات دانشگاهی و صنعتی محدود نمی شود. یکی از جالب ترین کاربرد روش های آنالیز در باستان شناسی است. در این مقاله با کاربرد سه روش مشهور آنالیز مواد، طیف سنجی رامان (Raman)، روش فلورسانس پرتو ایکس (XRF) و روش پراش اشعه ایکس (XRD) در باستان شناسی آشنا می شوید. این روش ها می توانند با سرعت بالا و یا حتی در محل اطلاعات مفیدی از جنس ماده های باستانی ارائه کنند.
از روش های آزمایشی متعددی برای آنالیز در شاخه‌های باستانشناسی استفاده می شود. در میان آنها، طیف سنجی رامان، پراش پرتو ایکس و فلورسانس پرتو ایکس کاربرد فراوانی دارد. هر کدام از روش ها برای کارکرد خاصی استفاده میشوند. هر کدام از روشها جایگاهی در زمینه تشخیص و حفاظت از میراث فرهنگی دارند.
روش طیف سنجی رامان در باستانشناسی
توانایی این روش برای پیشبینی و کشف خواص ساختاری نمونه های باستانی، نسبت به سایر روشها باعث شده است که نقش کلیدی در زمینه میراث فرهنگی داشته باشد. ویژگی این روش غیر مخرب بودن آن و حساسیت بالای آن است. همچنین به علت اینکه ابزاری قابل حمل است، مشخصه ای بسیار مطلوب برای آزمایش میدانی و درجای آثار باستانی به حساب می آید. همچنین اگر با مدل‌های ریاضی یا آماری که قادر به پیشبینی پدیده‌های مورد مطالعه هستند، تلفیق شود، توجه به این روش بیشتر تقویت میشود.
طیف‌سنجی رامان و مدل‌های ریاضی امکان دستیابی به نتایج مهمی را در مورد سفال‌ها، چینی‌ها، کاغذهای باستانی و مدرن، جواهرات باستانی و تخریب رنگدانه فراهم میکند. از طریق آنالیز هایی که این روش انجام می دهد، می توان به اطلاعات مهمی همچون دوره تاریخی و ویژگی‌های محیطی، دوره‌ای که مصنوع در آن کشف شده و سپس حفاظت شده است، روش سازنده هنر، مواد خام مورد استفاده، فرآیند تولید و عوامل احتمالی قادر به تخریب مصنوعات پی برد. تصویری از یک دستگاه رامان پورتابل در شکل زیر مشاهده می شود.
شکل ۱: دستگاه طیف سنجی رامان پرتابل.
این روش بر اساس قطبش پذیری مولکول ها عمل می کند و این قطبش پذیری را براساس طول موج پراکنده شده شناسایی میکند. هر پیوندی قطبش پذیری خاص خود را دارد که با استفاده از آن به پیوند خاص و گروه های عاملی پی میبرند. با این روش مواد معدنی و همچنین مواد آلی یا گروه های عاملی را می تواند تشخیص دهد. برای مثال با مقایسه طیف تجربی و شبیه‌سازی شده زنجیره بلند و تک حلقه ساختار سیکلوپروپنوئیدی کشف‌شده در سفال‌های بین‌النهرین از کیش (اواسط هزاره سوم پیش از میلاد) می توان به برخی از اسیدهای چرب مشتق شده از گیاهان خاصی پیبرد.
روش فلورسانس پرتو ایکس (XRF) در باستانشناسی
روش فلورسانس پرتو ایکس (XRF) از دیگر روش ها برای شناسایی نمونه های باستانی است. این روش از روش های آنالیز عنصری است و با استفاده از آن میتوان به عناصر سازنده نمونه های باستانی پیبرد. از مزیت این روش برای کار های باستان شناسی میتوان به پرتابل و قابل حمل بودن دستگاه آن اشاره کرد. همچنین این روش دقت خوبی با توجه به سهولت کار با آن را دارد. در این روش، مواد در معرض پرتو ایکس با طول موج کوتاه یا پرتو گاما قرار می گیرند و در نتیجه این عمل، الکترون ها از مدار خارج میشوند و الکترون های مدارهای بالاتر به مدار پایینی سقوط میکنند که منجر به شکل گیری یک فوتون آزاد میشود. پس از بدست آمدن نمودار شدت برحسب طول موج یا شدت برحسب انرژی موج، طول موج یا انرژی موج نوع عنصر را تعیین می شود و شدت آنها غلظت را نشان می دهد.
آنالیز عنصری از این جهت اهمیت دارد که میتوان عصری را که نمونه در آن ساخته شده است، شناسایی نمود. طیف‌سنجی XRF برای تجزیه و تحلیل سفال‌ها و سرامیک‌های باستانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال با آنالیز XRF میتوان تشخیص داد که نمونه ها حاوی آهن یا مس یا قلع است. با این آنالیز عنصری پی میبرند که نمونه مربوط به عصر آهن یا برنز است.
روش پراش پرتو ایکس (XRD) در باستانشناسی
روش پراش پرتو ایکس از روش های پرکاربرد برای شناسایی نمونه های باستانی است. از مزیت های این روش میتوان به غیر مخرب بودن و عدم نیاز به آماده سازی نمونه ها می توان اشاره کرد. اساس این آنالیز بر مبنای پراش پرتوی ایکس در زوایای مختلف است که با آن میتوان به ساختار بلوری نمونه پی برد. از آنالیز XRD برای باستان شناسی در جهت شناسایی ساختار و خواص بلوری نمونه ها و کانی های بهره گرفته شده و تعیین فاز های موجود برای نمونه های باستانی استفاده میشود.
پس از آنالیز عنصری که نوع عناصر شناسایی می شود، با این آنالیز میتوان به نوع ترکیب عناصر مختلف پی برد. برای مثال می توان برای شناسایی نوع لعاب مورد استفاده برای سفال های باستانی و برای پیشبینی و تجزیه و تحلیل روش های پخت سفال استفاده کرد. زیرا پخت سفال در ترکیبات ایجاد شده اثر گذار است که با شناسایی ترکیبات میتوان به نحوه پخت پی برد.
