用粒子加速器，重現十九世紀的樣貌

19世紀，法國著名的藝術家兼發明家Louis-Jacques-Mandé Daguerre發明了「銀版攝影法（daguerreotype）」，這是一種最古老的商業化的攝影過程。

一開始，Daguerre選用的是被高度打磨過的鍍銀銅片，他用碘蒸氣對鍍銀銅片進行處理，使鍍銀銅片被一層對光敏感的鹵化銀（AgX）所覆蓋。當需被拍攝的場景在鍍銀銅片上曝光後，就可以用水銀蒸汽對鍍銀銅片進行處理，這樣圖像就會隨著被加熱過的水銀蒸氣顯現，在底片表面上形成銀-汞（水銀）的圖像顆粒。曝光越強的部分，產生的這種粒子也就越多。因此照片中越亮的部分，這些粒子的密度越高。由這些粒子產生的鏡面反射和漫反射，形成了19世紀老照片中具有代表性的灰色色調。

但是，用銀版攝影法拍攝的照片非常容易失去光澤並變得暗淡。隨著時間流逝，許多銀版照片都變得面目全非，在極端情況下，有的照片甚至會完全失去其含有的圖像。比如下面的兩張：

○ 兩張拍攝於19世紀的銀版照片，其中圖像幾乎已對肉眼不可見。| 圖片來源：NATIONAL GALLERY OF CANADA

對許多從事藝術展示工作和歷史研究的人員來說，這無疑是種遺憾。幸運的是，現代科學技術在維護和修復這些具有文化歷史價值的物品方面扮演著越來越重要的角色。

通常來說，在對歷史材料的分析過程會需要對樣本進行小塊的截取，再通過一系列現代技術對其進行檢測。但是，取樣過程本身就很可能會改變或破壞原本就脆弱的樣本。因此，無創性技術在文物分析方面的應用就具有十分重大的意義了。其中，X射線法就為藝術和考古研究做出了巨大貢獻。

最近，西安大略大學與加拿大國家美術館的研究人員在《科學報告-自然》期刊上發表了一項新的研究，他們在粒子加速器的幫助下，對兩張使用銀版攝影法拍攝的古老照片進行了修復，這兩張照片大約拍攝於1850年左右，但由於腐蝕以及其他損害的原因，照片中的圖像已無法辨認。利用新的技術，研究人員從幾乎全然不可見的兩張照片中，恢復出了一個女人和一個男人的肖像照。

○ 在對這張受損到根本無法辨認的19世紀銀版照片（左）表面的水銀進行跟蹤後，研究人員重建了一個男人的肖像（右）。| 圖片來源：NATIONAL GALLERY OF CANADA/[1]

在過去三年中，研究人員一直在探索如何使用同步加速器技術來更多地了解能破壞銀版照片的化學變化。他們用基於同步加速器的微X射線熒光（μ-XRF）成像對已經完全被腐蝕所掩蓋的照片進行快速掃描，雖然照片的表面已經失去光澤，但之前產生的圖像粒子仍保持完整，因此通過追蹤照片中這些粒子的位置，研究人員就有可能非常詳盡地對圖像進行重建。在這些圖像粒子中，水銀是形成這些圖像的主要元素，因此研究人員使用X射線束繪製出了照片中水銀粒子的分布圖。

這項研究進一步加強了我們對這些圖像產生的化學理解，並表明了這樣一個事實，即儘管照片表面遭到破壞，水銀仍會保留在圖像粒子中。最重要的是，使用μ-XRF成像方法，可以恢復破壞程度已經遠遠超出傳統修復方法可處理的銀版照片。

○ 以肉眼看來，我們幾乎無法分辨受損的銀版照片（左）中的女人，而研究人員通過同步加速器恢復了這一肖像（右）。| 圖片來源：NATIONAL GALLERY OF CANADA/[1]

在此之前，同步加速器從未被用於成像銀版相片，因此當研究人員在進行這項研究時，並不知道會發生什麼。而當圖像漸漸顯示時，著實驚呆了眾人。然而，目前來說這種分析需耗費的時間相對較長。在實驗中，研究人員對一張大小為70×80毫米的照片進行掃描時，在每個20×20微米的像素上停留的時間約為4毫秒，因此掃描整張照片範圍需要耗費超過8個小時。

提供了這兩張照片的John McElhone是剛剛退休的前加拿大國家美術館的維護與技術研究部的主任，也是這篇論文的作者之一。他說：「對於我們現有的知識階段，許多有意思的問題的答案只能依靠成熟複雜的科學方法來解答。對於一個維護者來說，我們需要全面地了解這些材料究竟是什麼，以及它們是如何在微觀甚至納米級別上集合的。我們想知道這些化學物質是如何排列在照片表面的，這能使我們理解這種損害是如何發生，以及它們是否可逆（被修復）。」

作為第一個被商業化的攝影方法，銀版攝影術被認為是第一個將「真實的」歷史視覺化的過程。與可在作品中進行「詩意」創作的畫作不同，銀版攝影術精確地反映著被拍攝的內容。

從1840年代到1860年代，在這短短20多年間，誕生了大量載有那段歷史的銀版照片。通過改進恢復這些具有數百年歷史的照片的過程，科學家也為歷史記錄做出了實實在在的貢獻。而通過最新的方法，我們或許可以找回那些存在於19世紀的時光。

參考來源：

[1] M.S. Kozachuk et al. Recovery of degraded-beyond-recognition 19th century daguerreotypes with rapid high dynamic range elemental X-ray fluorescence images of mercury L emission. Scientific Reports. Published online June 22, 2018. doi: 10.1038/s41598-018-27714-5.

[2] https://mediarelations.uwo.ca/2018/06/22/western-led-research-team-uncovers-lost-images-19th-century-using-21st-century-tech/

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