你好，这是本兔的第
97
篇推送。
对材料及其特征的识别，在很大程度上是解读微观考古记录的关键。在实现这一功能的众多方法中，红外光谱是最有用的之一。
红外光谱很容易获得，但是很难解读
。本章的目的就是提供关于解读考古材料的红外光谱的信息，并回顾一些常见的应用。这些应用也贯穿本书全部内容。
红外光谱是能够检测晶体、无定型/无序材料，以及有机物的分子结构的非常灵敏的方法。因此，
红外光谱可以用于鉴别材料，并表征它们原子的有序度
。在这些方面，红外光谱和粉末X射线衍射比较相似，而后者并不能检测无定型以及高度无序的材料，但无定型及高度无序材料在考古学中十分常见。
红外光谱是基于材料对红外光（4000-250 cm-1波数，波长的倒数）辐射的响应。部分辐射会被样品吸收，因为它们会导致样品中的化学键振动
/*确切地说是振动能级跃迁*/
。结果是到达探测器的辐射在特定波数上会减弱，这在红外吸收光谱上会显示出一系列吸收峰。峰最大值所在的波数，是一个化学键、或者一组化学键的特征。因此，
红外光谱中一系列吸收峰
的
组合就是这个物质的特征标志
。
此外，峰的形状变化，峰最大值的位置偏移，可能表示了材料的无序性，或者是在组成上的微小变化。除了样品研磨时造成的假象，以及含水量造成的区别，红外光谱的每一个细节都反应了材料结构方面的特征。红外光谱通常需要使用其他技术的补充，才能理解光谱某一个细节代表的涵义。但是一经理解，其中能够读取的信息将是无价的。
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*/
红外光谱仪相对比较结实，可以在田野环境下操作。样品制备比较简单，价钱也不贵，而且只需要几分钟时间。因此，红外光谱是一个非常方便并且有效的分析方法，可以在考古现场和实验室操作。
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*/
标准的红外光谱仪覆盖4000-400cm-1的范围，这对考古领域的大部分应用是足够的。还有一些远红外波段400-250cm-1 的信息也可以获取。本章的红外光谱也包含了这一部分信息。
有很多方法可以制备样品，或者可以直接测量粉末状样品。但是它们很难产生一致的、不扭曲的结果。根据我的经验，溴化钾（KBr）是考古学应用中最可靠最实用的方法。本章中呈现的所有光谱，以及发布在网站上的数据库中（http://www.weizmann.ac.il/kimmel-arch/infrared-spectra-library）
/*点击“阅读原文”可以下载此数据库*/
的光谱都是用KBr制样并测量的。KBr作为载体，将样品置于光路之中。KBr本身并不会吸收红外辐射，要使用超净的、红外专用的KBr。
制样流程如下：用玛瑙研钵和杵研磨大约几十微克（μg）的样品，随后加入约50毫克（mg）KBr，研磨均匀。将混合物置于专门的容器中，并置于特定的压强之下，可以用手持设备加压或者液压。经过几分钟，就会形成一个透明的药片，然后将这一药片置于仪器中的光路上。
水和水蒸气在红外波段也有吸收，形成许多小的尖锐的峰。大部分水和水蒸气的吸收峰都可以通过对比本底光谱来除去。如果用干燥的空气或者干燥的氮气冲洗样品室，水蒸气峰可以完全消除。
当然，样品还是应该尽可能地干燥。这也非常容易实现，在使用之前将研钵和杵，以及药匙和KBr都置于400瓦的灯下加热几分钟。注意，即使是非常纯的KBr也会有一些杂质，导致红外范围内的少量吸收。这一问题也很容易从算数上得到解决：先测量一个空白的KBr药片，再测量样品，相减。
许多考古样品量是比较大的，收集在小瓶里。因此，常用的操作是从中取一小部分有代表性的来分析。事实上，通常包括研磨、混匀一大份，比红外光谱分析所需的量大很多的样品，然后从中取出所需的量。同样，很重要的一点是，
不要倾倒
样品
入研钵中，因为这会造成不同尺寸颗粒的分选。应当使用一个药匙，将样品从小瓶转移到研钵中。
没有很好地研磨的样品产生的光谱可能会有一些变形或者波动，过度的研磨可能会改变内部的应力或者导致原子水平结构的变化。这一效应体现在骨骼矿物
应当对每一个操作人员都进行可重复性检测，测量同一个均匀的样品若干次。总体来讲，在峰的位置和形状方面，红外光谱的重复性是很高的。相对的峰高和峰宽可能不那么重复，因为研磨的程度不同。
红外光谱的峰高度能粗略地表示混合物中不同组份的比例。总体来讲，如果不太在意细节，大约可以得出个误差在10%-20%的估计。因此红外光谱并不是一个测定各个成分含量的精确方法。
进一步的定量需要建立标准的研磨标准，基于特殊的仪器，以及利用同一光谱内的另一个峰进行标定。如果所有的成分都是晶体，那么粉末X射线衍射将是更合适的定量方法。
提前采集本底可以有效地去除2360，2342，以及668cm-1处的二氧化碳峰，以及1600cm-1的水蒸气的尖峰。但是，如果不定期采集本底的话，这些峰又会重现，造成假象
