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2015-01-01解密高手－X光探索古文物及新物質
541 期
Author 作者
高憲章／任職淡江大學化學系。
在著名的小說《達文西密碼》（The Da Vinci Code）中，秘密被寫在莎草紙上，隱藏在特殊的藏密筒中；只要無法解開機關，秘密就會消失。
透過先進X射線的成像技術，我們已經可以不破壞文物而讀取資訊。而同樣的X 光源，如果被化學家拿來使用，則變成了解析分子結構最重要的一種工具⋯⋯
有許多重要的歷史古文件，是記載在羊皮紙的捲軸上，要讀取這些羊皮紙上的內容，就必須打開捲軸。但是這些飽經歲月的羊皮卷，一打開就會碎掉，使珍貴的紀錄永遠消失。現在終於找到一個方法，利用X射線成像技術的儀器，使歷史學家可以讀取這些資料，而不需要打開、破壞捲軸。
羊皮捲軸中的秘密
羊皮紙被拿來作為書寫的材料已超過兩千年。在西元五世紀到十五世紀這段期間，更是重要的資料記載媒介。把羊皮泡在鹼性的石灰水中，除去部分蛋白質之後，經由拉伸保持獸皮的柔軟度和彈性，就成為羊皮紙。然而隨著時間，羊皮紙會越來越乾燥。存在於獸皮中的膠原蛋白會逐漸分解，使羊皮紙非常容易乾裂；因此這些捲軸非常脆弱，有些甚至不能夠再打開。近年來科學家們開始嘗試，想以各種儀器掃描這些捲軸內的文字，卻一直無解。X光可透視物質，該是個好選擇；但由於必須要區分出墨水與羊皮紙的各種殘像，往往需要極高的解析度，所以就算使用X光，也必須用非常強大的同步輻射（synchrotron radiation）X射線光源。
既然一般的成像方法效果不彰，科學家嘗試從化學元素的角度，研發另一種新的成像方法。他們針對羊皮卷所含的鐵來進行掃描，得到高解析對比的影像。那為什麼羊皮紙內會含有鐵元素呢？這是由於在十二到十九世紀間，用來書寫在羊皮紙上的墨水，是一種含有氧化鐵的鐵鞣酸墨水（iron gall ink）。用X射線掃描整捲羊皮紙捲軸各處的鐵含量後，以特殊的軟體將影像還原，就可以在完全不需要翻開捲軸的情況下，讀出內容。
這個技術仍有許多瓶頸需要突破。雖然墨水中所含有的氧化鐵，能使X射線掃描後，得到與羊皮紙不同明暗的訊號，進而分析出文字的影像；但是許多羊皮紙仍舊含有在製備時，處理獸皮所使用的石灰。石灰的主要成分是氧化鈣，這些鈣離子將使鐵的影像受到嚴重的干擾。研究人員為了解決這個問題，讓X射線的偵測器隨著影像中的陰影進行同步移動，並將接收到的訊號改寫為立體畫素，以得到更高品質的影像。......【更多內容請閱讀科學月刊第541期】