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1.分類

鉛同位素分析(lead isotope analysis)屬于鈾-釷-鉛測年技術，也稱鉛測年法。這是一種利用地球化學屬性(微量元素含量、同位素豐度比)來確定文物來源的方法。這種分析需要小塊樣品，屬于侵入式分析技術。

2.說明

鉛同位素分析不僅可為藝術品取樣提供成分信息，還可提供補充信息。鉛同位素分析是一種有用的鑒定工具，用它的分析結果與現有數據對照，可以幫助確定藝術品的年代或礦物開采地。

鉛白顏料粉是用鉛礦石提煉出的金屬鉛制成的。將鉛礦石加工成鉛白顏料粉并不會明顯改變鉛同位素比率。古代大師畫作中常用的鉛白成分是堿式碳酸鉛(2PbCO3- Pb(OH)2 )。用50~200μg 的微量樣品就可以分析出顏料粉的鉛同位素比率。

鉛的常見同位素有四種:204Pb、206Pb、207Pb和208Pb。最后三種同位素部分來源于鈾(238U和235U和釷(232Th）的放射性衰變。但204Pb不是放射形成的，所以它的濃度不會隨時間推移而改變。普通鉛有一個重要特征，形成礦物或巖石相之后就不會再發生顯著的放射性鉛累計了。鉛的四種同位素中，有兩種是由鈾同位素形成，一種是由釷同位素形成的，只有204Pb的放射性母體尚未被發現。

人們認為原始鉛是由恒星核反應形成，隨超新星爆炸釋放入太空，再并入構成原始太陽系的塵云之中。隕硫鐵(硫化鐵)相的Fe2O3含有接近原始成分的鉛。地球內部的鉛一直在不斷地從原始鉛、鈾、針同位素放射性衰變中演化而來。因此所有礦物或巖石的鉛同位素組成都取決于它們形成的時代與環境，也就是取決于母體材料中鈾與釷的總和與鉛的比率。

3.應用

在地質學上，鉛是為數不多的同位素組成變化顯著的化學元素之一。同位素組成主要取決于形成礦床的巖石單位的年齡，以及 U/Pb 和 Th/Pb 含量比值(Faure,1986 )。鑒定和物源調查的成敗取決于兩個因素，一個是顏料樣品的檢測數據；另-個是礦石來源鉛礦的檢測數據。二者相符即表明鉛白顏料粉可能來源于該處礦藏。

鉛同位素分析數據顯示為散點圖，y軸206Pb/204Pb的比值，x軸為207Pb/204Pb的比值。研究者對北方畫派和南方畫派 100 位藝術家(勃魯蓋爾、魯本斯、范戴克弗蘭肯、范霍延、哈爾斯、倫勃朗、埃爾格列柯、喬爾達諾、考夫曼、馬尼亞斯科里奇、羅薩、提香等)的顏料樣品進行了檢測(Fabian 和 Fortunato，2010)。鉛顏料數據的散點圖揭示了各個地點的重要信息。研究結果顯示，數據點可明顯分為兩個數據集群，分別為阿爾卑斯山南麓和阿爾卑斯山北麓的鉛。同組數據的相對們置也顯示出年代和位置的相似性(Keisch和 Calahan，1976)。也可以比較其他樓品鉛同位素數據與現有集群的相似度。數據庫也會隨著受檢樣本的增加而不斷增長。

4.局限性

顏料樣品中的鉛白越純，分析結果就越精確。混合鉛白色顏料粉(來源不同的鉛白)的數據則可能落在集群之外。此外，顏料樣品能否匹配到特定地點還取決干是否有可用的地球化學數據。礦區內的自然變化也可能給同位素比值帶來局限性Gulson,1986)。此外，熔煉過程中添加的助熔劑，或冷卻過程分餾主要元素與痕量元素所產生的雜質，也會影響從藝術品取樣的化學成分。

5.補充技術

有兩種檢測鉛白同位素比的方法:多采集器電感耦合等離子體質譜法(multiplecollector inductively coupled plasma mass spectrometry, MC-CP-MS)和熱電離質譜法(the thermal ionization mass spectrometer, TlMS )。

6.技術規范與注意事項

在質譜分析之前，先用 SEM-EDX對樣品進行分析。測定樣品的質量、形態、無機基質和堆積結構，并進行分解(用4mL  1:1稀釋亞沸硝酸)。操作過程中必須保持室內潔凈(100級)，避免污染。

7.技術簡史

1896 年，亨利·貝克勒爾(Henri Becquerel)意外發現了放射性物質。隨后實驗人員發表了一些巖石的試驗測年結果。1905年，歐內斯特·盧瑟福(ErnestRutherford)認識到鈾的衰變會產生氦，通過測定鈾礦石中的氦含量確定了鈾礦石的年齡。1907年，伯特倫·博爾特伍德(Bertram Boltwood)用鈾鉛法(鉛是鈾衰變的最終產物)估算出了一些古老巖石中礦物鈾的年齡。1913年，放射化學家弗雷德里克·索迪(Frederick Soddy)最早提出了同位素的存在。同年，約瑟夫·約翰·湯姆森(Joseph John Thomson)發現了穩定(非放射性)元素存在多種同位素的首個證據。隨后弗朗西斯·威廉·阿斯頓(Francis Wiiam Aston)利用質譜儀發現了數種元素的多種穩定同位素。

為了獲得更好的同位素豐度比值可視化集群信息，基什(Keisch)等在 1976 年引入了所謂的鉛同位素比值指數(lead isotope ratio index，LRI)。根據經驗方程LIRI=35.385+0.4729-(206Pb/204Pb)-0.5519(206Pb/204Pb)(207Pb/206Pb)-8.2561(207Pb/206Pb)，——該指數可用三個比值來計算:206Pb/204Pb、207Pb/206Pb和208Pb/206Pb。法比安(Fabian)等利用同位素比值技術分析了 100 位古代大師的顏料(Fabian 等，2010)。

8.文獻

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