ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1 Изучение объектов культурного наследия 6
1.2 Археологические находки на территории Волжской Болгарии 7
1.3 Нумизматические находки как объекты культурного наследия 9
1.4 Методы исследования нумизматических находок 12
1.5 Нейтронная радиография и томография как инструмент для изучения культурного наследия .. 13
1.6 Перспективы в развитии метода нейтронной радиографии и томографии для изучения
археологических находок 16
1.7 Применение нейтронной дифракции для исследования фазового состава объектов культурного
наследия 19
1.8 Определение параметров решетки сплава серебра с медью методом нейтронной дифракции
для уточнения элементного состава 22
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 25
2.1 Импульсный высокопоточный реактор ИБР-2 25
2.2 Специализированная экспериментальная станция для нейтронной радиографии и томографии 26
2.3 Метод обработки нейтронных радиографических изображений 28
2.4 Дифрактометр для исследования микрообразцов при высоких давлениях ДН-6 29
2.5 Метод обработки нейтронных дифракционных спектров 31
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МОНЕТ ВОЛЖСКОЙ БОЛГАРИИ 33
3.1 Отбор нумизматического материала 33
3.2 Исследование серебряного мультидерхема саманидов X века 34
3.3 Исследование серебряного дирхема эмира Булат-Тимура XIV века 39
3.4 Дифракционные исследования монет 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 47
Изучение археологических объектов культурного наследия привлекает внимание специалистов уже многие годы [1-3]. С одной стороны, это вопрос реставрации и сохранения для будущих поколений уникальных артефактов прошлого [4], требующих в каждом случае особого подхода [5] и утрата которых всегда является безвозвратной. С другой стороны, это возможность получить информацию о событиях древности, об общественных процессах, протекавших сотни и тысячи лет назад [6,7]. Однако на современном этапе история и археология в частности для более полного решения возникающих проблем требуют привлечения смежных наук. Поэтому исследования физико-химических свойств археологических находок являются одним из важных направлений в неразрушающем контроле объектов культурного наследия [5,8].
Особый интерес для исследования представляют нумизматические находки. Монеты являются ярким маркером уровня развития всех сторон древних цивилизаций: от торгово-экономического и технологического до социальнокультурного и политического [9,10]. Также изучение нумизматического материала имеет важное значение для развития методологии реставрации и сохранения ценных археологических находок [11,12], а также являются неоценимым материалом при идентификации аутентичности и подлинности особо ценных артефактов [13].
Исследования древних монет современными неразрушающими методами связаны с экспериментальной фиксацией внутреннего строения [14,15] и с детальным изучением вариаций химического состава внутри исследуемых объектов [16-20]. Известно, что эти данные могут дать важную информацию о месторождениях руды [19-21], из которой изготовлены монеты, или соответствие определенному историческому периоду, особенностям чеканки и выявлению подделок [22]. Признанные в археологических и реставрационных научных сообществах методы рентгенофлуоресцентного анализа, электронной микроскопии и металлографии имеют существенное ограничение по глубине проникновения в толщу исследуемых монет [23-26]. Полученные вышеупомянутыми методами данные соответствуют только поверхностным слоям материала. Однако для многих монет характерно максимальное содержание благородных металлов именно на поверхности [18,23,27], что связывают с определенными процессами во время расплава исходной руды [28], особенностями чеканки монет [29] или процессами ликвации обогащенной серебром фазы двухкомпонентного сплава [18,23]. В этом случае выглядит оправданным применение методов неразрушающей структурной диагностики с высокой проникающей способностью в толщу металлических объектов.
Большое число археологических находок фиксируется на территории Волжской Болгарии. Это средневековое государство выделяет обширный нумизматический материал, найденный в ходе раскопок городов и поселений [30-32]. Изучение данных монет новыми методами может позволить выявить источники сырья и технологии их изготовления для понимания закономерностей развития монетного средневекового чекана в Среднем Поволжье и других регионах этого времени [30].
Целью данной работы является исследование особенностей структурного строения средневековых серебряных монет с территории Волжской Болгарии нейтронными методами неразрушающего контроля: радиографии, томографии и дифракции.
Для выполнения настоящей цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследование фазового состава серебряных монет Волжской Болгарии методом нейтронной дифракции.
2. Исследование пространственного распределения фаз методами нейтронной радиографии и томографии.
3. Выявление особенностей применения методов нейтронной радиографии, томографии и дифракции для изучения нумизматического материала.
Для решения поставленных задач были проведены радиографические исследования на экспериментальной станции нейтронной радиографии и томографии, и нейтронографические исследования на дифрактометре ДН-6 на базе импульсного высокопоточного реактора ИБР-2 в Лаборатории нейтронной физики имени И. М. Франка, ОИЯИ, г. Дубна. Нейтронная дифракция позволила определить фазовый состав монет. Нейтронная радиография и томография благодаря высокой проникающей способности дали возможность изучить распределение неоднородностей структуры и состава внутри монет. В силу такого комплексного подхода была получена полная информация о строении серебряных монет Волжской Болгарии.
Результаты работы были доложены на международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов -2019» (г. Москва) и на международной конференции молодых ученых и специалистов AYSS-2019 (г. Дубна). Также по результатам готовится публикация в журнале «Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования».
В результате работы методами неразрушающей структурной диагностики — нейтронной радиографии, томографии и дифракции — исследованы монеты двух различных временных периодов развития средневековой Волжской Болгарии.
1. Методом нейтронной дифракции установлено, что мультидирхем саманидов (X век) состоит из кубических фаз серебра и меди с примерно равным объемным содержанием.
2. Томографические исследования мультидирхема саманидов указывают на неоднородное пространственное распределение серебра и меди в этой монете. Это, скорее всего, связано с процессами при изготовлении монеты.
3. Методом нейтронной дифракции установлено, что дирхем эмира Булат- Тимура (XIV век) состоит на 95% из кубической фазы серебра и 5% из кубической фазы меди.
4. В дирхеме эмира Булат-Тимура с помощью метода нейтронной томографии пространственной локализации медной фазы выявлено не было из-за её низкого содержания.
5. Нейтронографические исследования пяти монет X века и двух монет XIII века (Волжская Болгария) показали, что они состоят преимущественно из кубической фазы серебра с небольшими примесями меди и свинца.
6. Показана применимость неразрушающих методов нейтронной радиографии, томографии и дифракции для исследования средневековых нумизматических находок.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
