1 号样品固相和水溶物扫描电子显微镜能谱分析结果如表1所示,图5为固相扫描电子显微镜背散射图。固相表层含有C、O、Al、Si、S、Cl、Fe、Ca、Cu、Na和K元素,水溶物表层元素主要是C、Cl和Fe元素。根据相对含量,可推测1号样品固相中含有较多的C、氧化物(Al、Si)、硅酸盐(Na、Al)、S、氯化物(Fe、Na)。结合红外光谱分析结果可知水溶物主要组分为带结晶水的氯化铁。
由于扫描电子显微镜及能谱仪只能对样品的表层元素进行分析,深层元素不易检出,而且定量结果只为相对值,故采用电感耦合等离子体发射光谱仪对1号样品固相和水溶物中的金属元素做进一步的定性定量分析,结果见表2。通过分析可知,电感耦合等离子体发射光谱仪检测结果与扫描电子显微镜及能谱仪检测结果基本一致,均显示1号样品中Fe元素的含量较高。
1 号样品为复杂混合物,主要含有非金属元素C、S、O、Si、Cl以及金属元素Fe、Al、Mg、K、Na、Ca、Cu,这些元素是常见的烟火剂组分元素,除C和S元素之外,金属元素主要以硅酸盐、硝酸盐、氧化物和氯化物等形式存在。
图 5 1号样品固相背散射图
Fig. 5 SEM image of the No.1 sample
表 1 1号样品EDS分析结果
Table 1 EDS result of the No.1 sample   (%)
注:“—”表示未检出,以下类同。
表 2 1号样品电感耦合等离子体发射光谱仪金属元素分析结果
Table 2 ICP result of the No.1 sample  (%)
2.2 2号样品47 mm哈乞开斯开花炮弹内部火药分析结果
47 mm哈乞开斯开花炮弹是一件保存较完整的“致远舰”沉船遗址出水铜质文物,炮弹头内部有球体弹丸,炮弹壳和炮弹头内部均含有火药,火药为黑色固体,并混合有一定量的锈蚀物(图6~7)。通过热水浸泡的方式提取得到2号样品水溶物,水溶物烘干后为浅蓝色粉末。
使用傅里叶红外光谱仪分析2号样品,检测结果如图8所示,图中固相和水溶物的主要吸收峰包括残留水分吸收峰,硝酸盐特征吸收峰,无机硅酸盐特征吸收峰,1 106 cm-1和604 cm-1为硫酸盐的特征吸收峰,500 cm-1附近的宽吸收峰表明样品中含有无机氧化物。初步判定2号样品组分主要有硫酸盐、硝酸盐、硅酸盐和无机氧化物。
2 号样品固相和水溶物扫描电子显微镜能谱分析结果如表3所示,图9为固相扫描电子显微镜背散射图。固相表层含有C、O、N、Mg、Al、Si、S、K、Ca、Fe、Cu和Zn元素,水溶物中主要有O、Zn、S、Mg、Cu和Ca元素。根据相对含量和傅里叶红外光谱数据可知,2号样品固相中有较多的C、无机氧化物(Fe、Si)、硅酸盐(Al)、硝酸盐、S或硫酸盐(Zn、Cu、Mg、Ca),水溶物主要是Zn、Cu、Mg、Ca的硫酸盐,其中C、K、N、O、S为黑火药重要组成元素。
图 6 2号样品超景深显微照片
Fig. 6 Micrograph of the No.2 sample
图 7 2号样品光学显微镜照片
Fig. 7 OM image of the No.2 sample
图 8 2号样品红外光谱图
Fig. 8 FTIR spectra of the No.2 sample
图 9 2号样品固相背散射图
Fig. 9 SEM image of the No.2 sample
表 3 2号样品EDS分析结果
Table 3 EDS result of the No.2 sample  (%)
电感耦合等离子体发射光谱仪可对金属元素做进一步定性定量分析,由表4中数据可知,2号样品固相含有较高含量的Fe、Cu、Zn元素和少量的K元素,分析结果与扫描电子显微镜及能谱仪结果基本一致。