計本研究基(ji)于光學(xue)分(fen)析提出了一個(ge)新(xin)的(de)(de)(de)關鍵(jian)技術，以(yi)解(jie)決(jue)一個(ge)老問題，即(ji)如(ru)何監測(ce)(ce)墻(qiang)壁的(de)(de)(de)水分(fen)含量(liang)。該探測(ce)(ce)器是一個(ge)紅外熱(re)成像設(she)備，它是在紅外波段(duan)（8-13毫米）內(nei)工作的(de)(de)(de)成像輻射。事實上，水分(fen)過多會(hui)嚴重影響(xiang)建(jian)筑物的(de)(de)(de)衰(shuai)敗。大多數歷史建(jian)筑都受到(dao)這種問題的(de)(de)(de)影響(xiang)。隨著鹽在材料中的(de)(de)(de)遷移，蒸發(fa)過程是表面劣(lie)化的(de)(de)(de)主要(yao)原因。由于鹽在表面上結晶而產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)張力和(he)應力，以(yi)及(ji)因凍融(rong)循環產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)機(ji)械應力和(he)微裂(lie)紋非常危(wei)險。化學(xue)和(he)物理現象也被水分(fen)激活，例(li)如(ru)細菌，藻類，真(zhen)菌和(he)地(di)衣的(de)(de)(de)生(sheng)長。具體而言(yan)，這些方面對于包括(kuo)壁畫等藝術品在內(nei)的(de)(de)(de)藝術遺產(chan)的(de)(de)(de)保存(cun)至關重要(yao)。

為此(ci)目的(de)已經提(ti)出了許多(duo)方法，但是(shi)到目前(qian)為止，還沒有找到最終的(de)解決方案(an)。水(shui)分(fen)含(han)量(liang)的(de)測量(liang)很(hen)困難(nan)，因為它是(shi)間(jian)接測量(liang)，使用(yong)諸如質量(liang)，電導率，特(te)定(ding)頻帶中(zhong)的(de)電磁(ci)波(bo)吸收，彈性(xing)波(bo)的(de)傳播(bo)速度(du)，材料(liao)的(de)介電常數(shu)或氫(qing)原子的(de)磁(ci)共振等量(liang)作(zuo)為信息(xi)參數(shu)。實際(ji)上，由于水(shui)分(fen)的(de)濃度(du)分(fen)布隨深度(du)而變化，因此(ci)甚至很(hen)難(nan)定(ding)義(yi)墻壁的(de)水(shui)分(fen)含(han)量(liang)。而且，不(bu)同的(de)壁厚具有不(bu)同的(de)水(shui)分(fen)含(han)量(liang)。

圖為(wei)潮濕(shi)墻壁的溫度記錄圖

在這些方法中，溫(wen)度(du)也可以用(yong)(yong)作(zuo)濕度(du)存在的(de)(de)(de)指(zhi)示。但是(shi)(shi)，建筑物結構(gou)的(de)(de)(de)復雜性以及(ji)建筑物對氣(qi)候(hou)條件的(de)(de)(de)依賴，使(shi)得(de)數據的(de)(de)(de)解釋變得(de)復雜且并不總是(shi)(shi)可靠的(de)(de)(de)。盡管如(ru)此，紅(hong)外(wai)熱(re)成像還是(shi)(shi)用(yong)(yong)于定位潮濕區域的(de)(de)(de)有效工具，因為多孔材料的(de)(de)(de)水分含量與表面溫(wen)度(du)密切相關(guan)。這種光(guang)學測試是(shi)(shi)非(fei)常有效的(de)(de)(de)，并且絕對無損(sun)。這些功能(neng)使(shi)其最適合用(yong)(yong)于檢查非(fei)常大(da)和珍貴的(de)(de)(de)表面并有效保留我們的(de)(de)(de)文化(hua)遺產(chan)。

圖為測試期間記錄的紅外熱分(fen)析圖

紅(hong)外(wai)熱(re)成像(xiang)技術的(de)(de)大幅(fu)降低(di)，使其成為可(ke)用于(yu)多(duo)種(zhong)診(zhen)斷目的(de)(de)且功能(neng)強(qiang)大的(de)(de)新型光學工具。研究為此(ci)設(she)計了(le)一(yi)種(zhong)新的(de)(de)檢(jian)查程序，能(neng)夠有效并簡單可(ke)靠地檢(jian)測潮濕墻壁的(de)(de)水(shui)(shui)分(fen)含量(liang)。為了(le)估(gu)算水(shui)(shui)分(fen)，實(shi)驗室研究表(biao)(biao)明(ming)，可(ke)以通過(guo)定量(liang)紅(hong)外(wai)熱(re)成像(xiang)法跟蹤和量(liang)化(hua)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)蒸(zheng)發。基本上，該測試合(he)并了(le)兩個重要(yao)特征：包括由于(yu)蒸(zheng)發導致的(de)(de)溫度(du)降低(di)和蒸(zheng)發速(su)率的(de)(de)強(qiang)度(du)。根據水(shui)(shui)分(fen)含量(liang)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)標記能(neng)夠非常說(shuo)明(ming)問題，因為任何水(shui)(shui)分(fen)都有其自(zi)身(shen)(shen)的(de)(de)特征模式(shi)。實(shi)際(ji)上，水(shui)(shui)分(fen)分(fen)布的(de)(de)紅(hong)外(wai)熱(re)成像(xiang)可(ke)能(neng)比含水(shui)(shui)量(liang)測量(liang)本身(shen)(shen)更重要(yao)。

參考資料：

2010. Grinzato, G. Cadelano and P. Bison. Moisture map by IR thermography. Journal of Modern Optics. 57(18):1770-1778, 2010.