
放大/科学家们使用中子断层扫描术来观察一个中世纪吊坠的内部,揭示了五个圣物箱包裹。 (图片来源:Sabine Steidl,RGZM/Burkhard Schillinger,MLZ)
2008 年,考古学家在德国美因茨挖掘一个中世纪垃圾坑时,发现了一个可能是 12 世纪末制造的严重腐蚀的吊坠。但他们不愿打开吊坠一探究竟,以免损坏本已脆弱的神器。现在技术已经来拯救了。慕尼黑工业大学的研究人员使用中子断层扫描等方法扫描了吊坠,发现它包含骨碎片——可能是宗教遗物,即所谓的圣人骨头。调查结果发表在国际博物馆理事会-保护委员会 (ICOM-CC) 金属工作组的临时会议上。
中子断层扫描的工作方式与 X 射线和伽马射线成像方法大致相同,只是它使用中子束。一个人向目标物体发射一束辐射,一些部分与样品相互作用,而另一些则通过。后者与成像目标发生碰撞,形成所谓的衰减图案——本质上是样品内部的图像。中子断层扫描不像 X 射线和伽马射线成像那样对材料密度敏感,而且与这些方法不同,中子与氢等非常轻的元素发生强烈相互作用。因此,一些通过中子成像很容易看到的东西可能很难或无法通过 X 射线成像看到(反之亦然)。
这些技术可以互补,并且对于成像考古或古生物学文物特别有用,因为它们不会损坏或破坏原始物体。例如,在2021 年 12 月,研究人员将X 射线显微断层扫描(涉及使用 X 射线制作物理对象的横截面)和中子断层扫描相结合,创建了一个具有 3.65 亿年历史的菊石的高度详细的 3D 模型侏罗纪时期的化石,揭示了以前从未观察到的内部肌肉。在其他发现中,他们观察到从菊石的身体延伸出的成对肌肉,他们推测这种动物可能利用这些肌肉将自己进一步缩回其壳中以避免捕食者。