Współczesne metody badań instrumentalnych
advertisement
Współczesne metody badań instrumentalnych Wykład III • Techniki fotograficzne • Fotografia w świetle widzialnym Techniki fotograficzne Techniki fotograficzne – techniki rejestracji obrazów powstałych wskutek odbicia, rozpraszania i absorpcji promieniowania świetlnego zarówno z obszaru widzialnego, bliskiej podczerwieni oraz bliskiego ultrafioletu. Techniki fotograficzne należą do technik nieniszczących (nie ingerujemy w materię zabytkową). Ponieważ obrazy rejestrujemy z odległości (remote sensing), techniki te stanowią cenne narzędzie diagnostyczne w przypadku, gdy utrudniony jest dostęp do obiektu (zachodzi konieczność stawiania rusztowań). Elementy optyczne aparatu Przepuszczalność różnych materiałów wykorzystywanych do wytwarzania elementów optycznych krzemionka topiona, kwarc szkło Corex szkło krzemianowe NaCl KBr TlBr ZnSe Filtry filtry interferencyjne filtry szklane Efektywna szerokość połówkowa filtru interferencyjnego oraz absorpcyjnego Transamitancja [%] 80 Filtr interferencyjny 60 szerokość połówkowa 10 nm 40 Filtr absorpcyjny 20 szerokość połówkowa 50 nm 400 450 500 Długość fali [nm] 550 Źródła promieniowania lampa Ar lampa Xe lampa H2 lub D2 żarówki wolframowe promiennik Nersnsta (ZrO2 + Y2O3) drut Ni-Cr SiC Detektory błony fotograficzne fotopowielacze lampy fotoelektronowe fotokomórki diody krzemowe matryce CCD fotoprzewodniki termopary Camera obscura camera obscura Na tylnej ścianie kamery powstaje odwrócony i pomniejszony obraz. Aparat fotograficzny Parametry obiektywu: • ogniskowa f; • apertura (średnica otworu czynnego) d; • rozwartość obiektywu d/f (im większa rozwartość tym jaśniejszy obiektywu). Teoretyczna granica rozwartości wynosi 1:0,5; • kąt widzenia – zwykle około 55°60°, w obiektywach szerokokątnych 130°. powierzchnia światłoczuła d f Głębia ostrości przysłona Głębia ostrości ogniskowa obiektywu Głębia ostrości odległość przedmiotu Kąt widzenia a α f tan α = 2α – kąt widzenia; a – przekątna formatu zdjęcia; f – ogniskowa obiektywu. a 2f Powierzchnie światłoczułe • błony fotograficzne • matryce CCD bądź CMOS Obraz rejestrowany jest na trzech warstwach filmu światłoczułego Matryce światłoczułe W matrycach światłoczułych wykorzystuje się efekt fotoelektryczny. Powstający w skutek naświetlania powierzchni matrycy ładunek elektryczny zamieniany jest na sygnał cyfrowy. http://chaos.if.uj.edu.pl/~jaqb/edukacja/w07_08/wyklad8.pdf Analogia wiader z wodą Za Nicon Microscopy Czułość spektralna Matryce światłoczułe Matryce światłoczułe nie rozróżniają kolorów. By uzyskać informację o kolorze stosuje się filtry mozaikowe bądź warstwowe. filtr mozaikowy filtr warstwowy http://chaos.if.uj.edu.pl/~jaqb/edukacja/w07_08/wyklad8.pdf Kolory rgb Kolory rgb Rozdzielczość obrazu Rodzielczość obrazu rejestrowanego na błonie fotograficznej zależy od ziarnistości emulsji oraz odblasku od podłoża. W przypadku matryc światłoczułych rozdzielczość jest związana z liczbą pikseli. Rodzielczość obrazów cyfrowych określa się na ogół w jednostkach dpi (liczba punktów na cal/dots per inch). W zależności od kodowania obrazu możemy zawrzeć odpowiednią informację o kolorze piksela. W jednym bicie informacji możemy zakodować 21 kolory bądź 21 odcienie szarości. W systemie dwubitowym możemy zapisać 22 = 4 poziomy szarości, w ośmiobitowym – 28 = 256 poziomów szarości. W kolorze 8 bitów na każdy kolor podstawowy rgb przypada 28 poziomów, co daje 28 × 28 × 28 = 16,5 mln kolorów. Oświetlenie światło dzienne halogen lampa błyskowa Przy wykonywaniu zdjęć bardzo istotne jest odpowiednie oświetlenie fotografowanej powierzchni. http://chaos.if.uj.edu.pl/~jaqb/edukacja/w07_08/wyklad6.pdf Fotografia w świetle widzialnym Fotografię w świetle widzialnym wykorzystuje się w celu wykonywania reprodukcji dzieł bądź dokumentacji. Fotografie fragmentów dzieł (detali) wykonuje się w celu precyzyjnego rozpoznania stylu artysty oraz określenia stanu zachowania dzieła. Stosuje się tu następujące techniki: • makrofotografię – powiększenie przy wykorzystaniu odpowiednich obiektywów, • mikrofotografię – powiększenie przy użyciu mikroskopu, mikrofotografię stosuje się również do badania przekrojów i szlifów, • fotografię w świetle bocznym. Budowa malowidła ściennego warstwa malarska tynk końcowy tynk właściwy obrzutka tynkowa Model obrazu padające X IR VIS UV rozproszone IR VIS UV wyemitowane IR VIS werniks warstwa malarska grunt podobrazie Fotografia w świetle widzialnym Technika fotografii w świetle widzialnym pozwala na obserwacje światła rozproszonego. Dzięki temu można badać stan zachowania wierzchniej warstwy obrazu (werniksu i najpłytszych obszarów warstwy malarskiej). Światło widzialne boczne Światło widzialne boczne Vincent va Gogh, Mademoiselle Gachet au jardin T. Calligaro, Conference New Developments in Photodetection, June 21, 2002 Światło widzialne - makrofotografia Światło widzialne - makrofotografia T. Calligaro, Conference New Developments in Photodetection, June 21, 2002 Światło widzialne – makrofotografia w świetle bocznym powiększenie od 4 do 10 razy Światło widzialne - mikrofotografia Światło widzialne przechodzące Światło sodowe 592 i 596 nm
