میکروپیکسی: روشی توانمند در بررسی و تعیین مواد اولیه مصنوعات شیشه‌ای دوره اشکانی کاخ شائور (شوش)

آگاهی از ترکیب عنصری مصنوعات شیشه ای تاریخی کاربرد بسیار زیادی در بررسی فن ساخت، تعیین مواد اولیه مورداستفاده در ساخت، بررسی تجارت و نقل و انتقالات مواد اولیه و حتی تعیین زمان ساخت آن ها دارد. در این پژوهش 21 نمونه از اشیاء شیشه ای به دست آمده در کاخ شائور با استفاده از روش میکروپیکسی باهدف اندازه گیری عناصر تشکیل دهنده این نمونه ها آنالیز شده است. کاخ شائور در غرب محوطه باستانی شوش و در مجاورت رود شائور در استان خوزستان قرار دارد. کاوش های این محوطه تاریخی بین سال های 1970 تا 1976م. با همکاری مشترک هیئت فرانسوی و گروه ایرانی انجام شده است. در این محوطه سه لایه باستانی مربوط به دوره اسلامی، اشکانی و هخامنشی شناسایی شده است که نمونه های آنالیز شده در این پژوهش مربوط به دوره اشکانیان است. با استفاده از آنالیز عنصری امکان پاسخگویی به سوالات مطرح شده در این پژوهش وجود دارد؛ از قبیل اینکه در فرایند ساخت ظروف شیشه ای شائور از چه مواد اولیه ای به عنوان مواد ذوب کننده (گدازآور) استفاده شده است؛ زیرا مشخص شدن اینکه این مواد گدازآور، معدنی (ناترون) هستند یا خاکستر به دست آمده از گیاهان، می تواند نقش تعیین کننده ای در بررسی فرایند تجارت مواد اولیه شیشه داشته باشد. همچنین بررسی مواد رنگزا یا رنگبر استفاده شده در فرایند ساخت و مشخص کردن ناخواسته بودن این مواد (ضعف در فن ساخت) یا اضافه شده به صورت عمدی در طول فرایند ساخت، تنها برخی از پرسش هایی است که می تواند به عنوان هدف این کار پژوهشی در نظر گرفته شود. نمونه های آنالیز شده شامل نمونه برداری از قسمت هایی مانند بدنه، لبه، کف و دسته ظروفی با اشکال بطری و عطردان، پیاله (کاسه) و لیوان که غالباً کاربرد آرایشی و دارویی داشته اند، بوده است. این نمونه ها تقریباً همگی دارای رنگ سبز هستند که با یک لایه صدفی رنگ که ناشی از تدفین طولانی مدت در خاک است پوشانیده شده است. نتایج آنالیز عنصری این نمونه ها نشان می دهد نوع شیشه های به دست آمده از این دوره تاریخی با توجه به درصد وزنی اکسید منیزیم و اکسید پتاسیم موجود در نمونه ها که بیشتر از 5/2 درصد وزنی است نوع سودا به دست آمده از گیاهان است. همچنین در تهیه این نمونه ها از منابع سیلیس و خاکستر گیاهی یکسانی استفاده شده است. این نتایج نشان داد که عامل رنگزا و بی رنگ کننده ای به صورت عمدی در طی فرایند ساخت این نمونه ها به آن اضافه نشده است. همچنین با استفاده از آنالیز نمونه ها از سطح مقطع و به دست آوردن توزیع عنصری عناصر تشکیل دهنده نمونه ها مشخص شده است که در این نمونه ها به دلیل خوردگی سطحی ایجادشده، سطح این نمونه ها تا عمق قابل توجهی از سدیم تهی شده است.

Micro-PIXE: A Powerful Technique in Measurement and Determination of Raw Materials of Glass Artifacts of Parthian period From Shaur (Susa)

Investigation of scientific archaeological excavation reports in Iran indicated that these excavations yielded a large number of fragments of glass objects from many archaeological sites, but a very limited number of preliminary studies on elemental analysis of a few Iranian glass objects have been published. Also, a literature survey on preIslamic glass objects (especially from Parthian and Sasanian epoch) indicates that there are only a few studies on a limited number of Sasanian and Parthian glasses from Iraq, too. However, a systematic analysis of the Parthian glasses artifacts from Iran is still missing and until now, no reports has been reported about the chemical composition of Parthian glasses from Iran. Therefore, for the first time, the chemical composition of Parthian glass objects from the Shaur Palace at Susa in Khuzistan Plain have been considered. Shaur Palace locates at the west of the ancient site of Susa, next to Shaur River, Khuzestan province, southwest of Iran. It has been excavated by a joint FrenchIranian team since 1970 to 1976. There were recognized three Islamic, Parthian, and Achaemenid strata. In this work, 21 glass objects date back the Parthian period were analyzed by Micro PIXE technique in order to measure the constituent elements and to investigate the types of glass and raw materials used in the manufacturing recipe. The microPIXE measurement was performed with scanning proton microprobe system manufactured by Oxford Instruments using the 3 MV Van de Graaff accelerators at the Nuclear Science Technology Research Institute in Atomic Energy Organization of Iran. The samples were analyzed in a vacuum chamber using a beam of 2.5MeV protons focused to a diameter less than 10 mu;m. The beam current was in the range of 30 to 50 pA. Characteristic Xrays were detected using a Si(Li) detector with an active area of 60 mm2 positioned at an angle of 135 deg; relative to the incident beam direction and with an energy resolution of 150 eV for FeK alpha;. Analyzed samples were fragments of the body, rim, bottom, and handle of vessels such as bowls, bottles and beakers. They were generally green with a nacreous coating, resulted from surface corrosion due to longterm burial in the soil. Also, 90% of glass objects manufactured at Shaur Palace were manufactured on free blowing method and most of them were plain and undecorated. Elemental analysis of the glass artifacts by microPIXE indicated that the constituent elements of the samples are sodium, magnesium, aluminum, silicon, phosphor, sulfur, chlorine, potassium, calcium, titanium, manganese, and iron, with different concentration and weight percent percentage (wt%). Determination and measurement of each of these elements respond to questions raised about the technology, type of the glass and raw materials of manufacturing recipe. The microPIXE analysis showed that these samples are mainely composed of SiO2 (6365 wt %), Na2O (1318 wt %) and CaO (68 wt %). Consequently, all these samples are Silica Soda Lime glass type. However, the amounts of magnesium oxide (MgO) and potassium oxide (K2O) in all analyzed samples were more than 2.5wt%, where their contents vary between 2.5 to 5wt%, and 2.5 to 4.5wt%, respectively. Therefore, it is was clear that the ashes obtained from halophytic plants are considered as supplying source for soda in these glasses, so these glasses are Plant ash Silica Soda Lime type. Moreover, the microPIXE results clearly revealed that in the manufacturing of all shaur glass objects the same sources of silica and plant ashes have been used. In addition, the strong linear correlation of minor elements in the samples indicated that colorants and decolorizing agents have not been intentionally added in the manufacturing process.