reflektografia UV
advertisement
Współczesne metody badań instrumentalnych Wykład IV • Promieniowanie UV • Reflektografia UV, fluorescencja wzbudzana UV Promieniowanie UV X UV próżniowy 4 nm daleki UV bliski UV 200 nm 300 nm VIS 400 nm Bliski UV jest przepuszczany przez zwykłe szkło, co ma znaczenie ze względu na konstrukcję urządzeń rejestrujących. Daleki UV może być rejestrowany jedynie przy użyciu kosztownej optyki kwarcowej. UV próżniowy jest bardzo silnie pochłaniany przez powietrze. Klasyfikacja medyczna UV C UV B bakteriobójczy 230 nm UV A opalanie się 290 nm VIS stosowany w leczeniu 320 nm 400 nm Reflektografia w UV UV UV Powierzchnię obrazu oświetla się promieniowaniem UV, które jest częściowo absorbowane (pochłaniane) przez warstwy malarskie, częściowo ulega rozproszeniu i odbiciu. Rejestrujemy promieniowanie rozproszone i odbite, stąd nazwa techniki – reflektografia UV. Rejestracja reflektogramu UV aparat fotograficzny filtr pochłaniający VIS źródło UV Filtr pochłaniający VIS stosuje się w celu odcięcia promieniowania widzialnego, które może pojawić się wskutek zjawiska fluorescencji warstwy malarskiej. Rejestracja reflektogramu UV Promieniowanie UV w zakresie od 400 do 320 nm może być rejestrowane za pomocą zwykłego aparatu fotograficznego ze szklaną optyką. Optyka kwarcowa pozwala na rejestrację w zakresie od 400 do 250 nm. Jako źródeł promieniowania używa się rtęciowych lamp wyładowczych wykonanych ze szkła kwarcowego z filtrem Wooda (320-400 nm). Maksimum emitowanej mocy promieniowania przypada na 365 nm. Obrazy rejestruje się na czarno-białych wysokokontrastowych błonach, które wywoływane są w wywoływaczach normalnych bądź kontrastowych. Rejestracja reflektogramu UV Aparat fotograficzny do rejestracji obrazów w zakresie bliskiego UV oraz bliskiej podczerwieni Zastosowania reflektografii w UV Reflektografia w UV daje informacje o stanie zachowania werniksu (siatka spękań). Pozwala na uwidocznienie wcześniejszych ingerencji konserwatorskich. Jaśniejsze obszary zwykle odzwierciedlają zakres występowania punktowań i przemalowań. Jest przydatna w identyfikacji białych pigmentów (np. obszary, w których zastosowano biel cynkową charakteryzują się małą absorpcją UV dając jasny obszar). Technika ta jest stosowana również w badaniach mikroskopowych do różnicowania materiałów obecnych w warstwach malarskich. Zastosowania reflektografii w UV Zastosowania reflektografii w UV światło widzialne reflektografia w UV Zastosowania reflektografii w UV Malowidło Chrzest w kościele w Skomlinie. Na reflektogramie widoczne są obszary przemalowań (1), pierwotnej polichromii (2), punktowań (3) oraz zastosowania farby użytej do scalania warstwy (4). Karta ewangelistarza gnieźnieńskiego Św. Mateusz Ewangelista. Silna absorpcja UV w obrębie złoceń (1) oraz partii opracowanych farbą zawierającą czerwień żelazową (2) oraz zieleń miedziową (3). Rysunek na papierze akwarelowym Dziewczynka z lalką, rysunek przypisywany Paulowi Klee. Obraz w świetle widzialnym oraz reflektografia w ultrafiolecie. Widoczne są odcienie barw wskazujące na obecność syntetycznego kraplaku, sepii oraz czerni węglowej. Luminescencja wzbudzana UV UV UV VIS UV VIS UV VIS VIS Fluorescencja polega na emisji światła z warstwy malarskiej o długościach większych niż długość światła padającego. Kiedy oświetlamy powierzchnię obrazu światłem UV (fale krótsze), to w obszarze widzialnym często daje się zaobserwować świecenie niektórych jego partii w obszarze widzialnym (fale dłuższe). Diagram Jabłońskiego przejścia stany międzysingletowe systemowe S2 S1 stany tripletowe T2 poziomy wzbudzone T2 absorpcja S0 fluorescencja fosforescencja poziom podstawowy Schemat przejść elektronowych odpowiedzialnych za luminescencję Luminescencja Czas życia molekuł we wzbudzonych stanach singletowych jest krótki, dlatego przejścia fluorescencyjne zachodzą nie później niż 10-8 s po wzbudzeniu. Molekuły w stanach tripletowych pozostają bardzo długo (do kilkuset sekund), dlatego fosforescencję obserwuje się po ustaniu wzbudzania (fosforescencja). Jeżeli do wzbudzania stosujemy światło widzialne, to fluorescencję zaobserwujemy w obszarze widzialnym. Jeżeli będziemy oświetlać światłem błękitno-zielonym, to świecenie fluorescencyjne będzie obserwowane w bliskiej podczerwieni. Fluorescencja wzbudzana światłem widzialnym nie znajduje jednak zastosowania w badaniach materiałów malarskich. Wykonywanie obrazów fluorescencji aparat fotograficzny filtr pochłaniający UV źródło UV filtr odcinający VIS Źródło UV zwykle emituje również w obszarze widzialnym, dlatego stosuje się zwykle dodatkowe filtry odcinające światło widzialne emitowane przez lampę UV. Wykonywanie obrazów fluorescencji Obrazy fluorescencji rejestruje się na barwnych błonach fotograficznych o wysokiej czułości. Zalecane są filmy przeznaczone do zdjęć w świetle dziennym. Czasy ekspozycji są stosunkowo długie, sięgają kilku minut. Filtry odcinające UV Wytwórca Oznaczenie Transmisja od [nm] Uwagi KODAK Wratten 2B 395 jasnożółty KODAK Wratten 2A 410 jasnożółty KODAK Wratten 2E 420 jasnożółty KODAK Wratten 9 480 żóty KODAK Wratten 12 510 ciemnożółty SCHOTT GG 420 420 jasnożółty SCHOTT GG495 495 żółty SCHOTT LP 400 400 filtr interferencyjny SCHOTT LP 430 430 Zastosowania Wiele materiałów organicznych wykazuje charakterystyczną kolorową fluorescencję. Technika ta musi być stosowana ostrożnie, bowiem w niektórych materiałach nawet niewielkie domieszki zmieniają charakterystykę fluorescencji. Na przykład fluorescencja kalcytu może zmieniać się od pomarańczowej do niebieskiej. Pewne substancje mogą mogą wygaszać fluorescencję od innych materiałów. Na przykład grynszpan stosowany jako laserunek w malarstwie gotyckim wygasza fluorescencję żywicy mastyksowej i damarowej. To samo dotyczy ochry i umbry. Dlatego identyfikacja materiałów na podstawie barwy fluorescencji wymaga doświadczenia i wyczucia. Zastosowania – badania pigmentów Olejne warstwy malarskie pokryte są warstwą werniksu, który stanowią zestarzone żywice słabo przepuszczające UV. Dlatego fluorescencja od pigmentów jest obserwowana jedynie w przypadku akwareli, malarstwa temperowego i ściennego. W przypadku obrazów olejnych należy zdjąć warstwę werniksu. Pigmenty niebieskie Błękit egipski Azuryt naturalny Błękit górski Błękit ftalocyjaninowy Indygo Błękit kobaltowy Błękit pruski Smalta purpurowy ciemnoniebieski ciemnopurpurowy brak fluorescencji ciemnopurpurowy czerwony brak fluorescencji jasnopurpurowy Pigmenty zielone Zieleń ziemna jasnobłękitna Zieleń ftalocyjaninowa brak fluorescencji Zieleń chromowa ciemnoczerowna Pigmenty czerwone Czerwień kadmowa czerwony Kraplak żółty Alizaryna brak fluorescencji Czerwień ołowiowa ciemnoczerwony Czerwona ochra brak fluorescencji Cynober czerwony Pigmenty białe Biel ołowiowa brązowo-różowa Siarczek cynku pomarańczowy Biel cynkowa jasnozielona Kreda naturalna ciemnożółta Gips fioletowy Biała glinka czerwono-fioletowa Pigmenty żółte Aurypigment jasnożółty Żółcień chromowa czerwona Żółcień kadmowa jasnoczerwona Żółta ochra brak danych Żółcień cynkowa jasnoczerwona Fluorescencja pigmentów http://chsopensource.org/2013/01/16/multispectral-imaging-of-historical-pigments Zastosowania – badania spoiw Spoiwa w malarskie olejnym (żywice naturalne, gumy, kleje) wykazują charakterystyczną fluorescencję. Jej natężenie i barwa zależy silnie od wieku warstw. Fluorescencja od świeżych werniksów ma kolor jasnobłękitny, od starych intensywny zielony. Fluorescencja spoiw Spoiwo olejne tempera jajowa kazeina guma arabska damara, mastyks szelak mowilith paraloid plexisol Fluorescencja średnie natężenie, żółte zabarwienie słabe natężenie, jasnobłękitny kolor brak fluorescencji brak fluorescencji silna fluorescencja, odcień żółtozielony silna fluorescencja, barwa pomarańczowa brak fluorescencji brak fluorescencji brak fluorescencji Fluorescencja spoiw Przekrój poprzeczny warstwy malarskiej w świetle widzialnym oraz obraz fluorescencji wzbudzanej UV. Barwa pomarańczowa fluorescencji – szelak. Barwa czerwona pochodzi od mieszaniny szelaku i tynku. http://chemistry.pixel-online.org/EP_home.php?id=05 Żywice epoksydowe Utwardzacze poliaminoamid (PAC) poliamina alifatyczna (ET) Fluorescencja żywic epoksydowych światło widzialne fluorescencja Żywice Fluorescencja w kolorze żółtym Zastosowania – badanie ingerencji Retusze bądź przemalowania uwidaczniają się jako ciemne obszary na zielonkawej warstwie werniksu. Wraz z wiekiem obszary ingerencji również zaczynają wykazywać fluorescencję. Po 80-100 latach są one trudne do rozróżnienia. Dlatego całkowicie jednorodna fluorescencja z powierzchni obrazu nie musi oznaczać idealnego stanu zachowania oryginalnej warstwy, i konieczne jest wykonanie dodatkowych badań, np. rejestracji rentgenogramów. Badania sygnatur Oryginalne inskrypcje znajdują się pod warstwą werniksu, zatem nie powinna być widoczna ich fluorescencja. Jeśli jest inaczej, muszą one leżeć na wierzchniej warstwie werniksu bądź zostać odkryte wskutek działania rozpuszczalników organicznych (co jest łatwe do zauważenia). Tkaniny Bardzo wiele naturalnych i syntetycznych barwników tkanin wykazuje charakterystyczny kolor fluorescencji. Dlatego wszelkie zabiegi restauratorskie są łatwo rozpoznawalne. Fluorescencja wtórna Przykładem zastosowania fluorescencji wtórnej jest zastosowanie substancji fluorescencyjnych do badania mikrospękań w obiektach metalowych (metale nie wykazują fluorescencji). Spękania mogą zostać zaimpregnowane substancją penetrującą z dodatkiem fluorochromu. Nadmiar fluorochromu można usunąć za pomocą odpowiedniego rozpuszczalnika. Po oświetleniu obiektu promieniowaniem UV uwidocznione zostaną wszystkie spękania. Przykłady Przykłady obraz olejny - werniks Przykłady światło widzialne Sapientia Dei, obraz na desce fluorescencja wzbudzana UV Przykłady – malowidło ścienne światło widzialne fluorescencja wzbudzana UV Malowidło ścienne Zdjęcie z krzyża, Katedra Św. Św. Janów w Toruniu Przykłady - tempera światło widzialne fluorescencja wzbudzana UV Przykłady VIS fluorescencja VIS fluorescencja Św. Barbara Archanioł Gabriel Malowidła z ołtarza w Katedrze we Włocławku Przykłady Fragment obrazu Lilie wodne przypisywanego Monetowi. Po prawej przekrój poprzeczny próbki #1 w świetle widzialnym i obraz fluorescencji wzbudzana UV. Błękitna barwa fluorescencji jest charakterystyczna dla bieli barytowej. Przykłady Fragment obrazu Lilie wodne przypisywanego Monetowi. Po prawej przekrój poprzeczny próbki #2 w świetle widzialnym i obraz fluorescencji wzbudzana UV. Błękitna barwa fluorescencji jest charakterystyczna dla bieli barytowej, kremowa dla bieli cynkowej. Karta ewangelistarza gnieźnieńskiego Fluorescencja wygaszana jest w partiach opracowanych zielenią miedziową (1). Fluorescencję wygaszają obszary imitacji złoceń proszkiem mosiężnym. (2) oraz czerwień żelazowa (3). Duże natężenie fluorescencji o zabarwieniu błękitnym rejestrowane jest w obrębie partii opracowanych farbami zawierającymi ultramarynę naturalną rozjaśnianą bielą ołowiową (4). Największe natężenie fluorescencji wykazują obszary opracowane minią i bielą ołowiową (5) Rysunek na papierze akwarelowym Dziewczynka z lalką, rysunek przypisywany Paulowi Klee. Obraz w świetle widzialnym oraz fluorescencja wzbudzana UV. Widoczne są jaśniejsze odcienie linii i kropek pochodzących od farby zwierającej dodatek bieli cynkowej. W partiach opracowanych półkryjąco są one rozjaśniane przez fluorescencję papierowego podłoża. Przykłady Fragment malowidła na tynku wapiennym z grobowca Sen-Nedjem. Widoczna fluorescencja od dawnych ingerencji konserwatorskich. Fot. Tom Fuller http://conservationblog.hearstmuseum.dreamhosters.com/?p=674 Przykłady Fragment malowidła na tynku wapiennym z grobowca Sen-Nedjem. Fot. Tom Fuller http://conservationblog.hearstmuseum.dreamhosters.com/?p=674 Przykłady Kartonaż stopy. Widoczny fragment nacieku z fluorescencyjnego materiału o nieznanym pochodzeniu http://conservationblog.hearstmuseum.dreamhosters.com/?p=674 Przykłady Fragmenty kartonażu w świetle widzialnym oraz fluorescencja wzbudzana UV http://conservationblog.hearstmuseum.dreamhosters.com/?p=674 Przykłady Figurka z Nayarit (zachodni Meksyk) w świetle widzialnym oraz wzbudzana ultrafioletem fluorescencja (Southwest Museum of the American Indian Collection, Autry National Center, Los Angeles) https://uclagettyprogram.wordpress.com/tag/crimescope/ Przykłady Waza z czasów prekolumbijskich. Wzbudzanie promieniowaniem UV o długości 365 nm. Po prawej zastosowano filtr odcinający 415 nm, co pozwoliło na lepsze uwidocznienie zdobień. https://uclagettyprogram.wordpress.com/tag/crimescope/ Rzeźba steatytowa Steatytowa rzeźba wołu wykonana przez innuickiego artystę. Fluorescencję wykazują obszary zanieczyszczone https://uclagettyprogram.wordpress.com/tag/crimescope/
