Upload
trinhdung
View
224
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Współczesne metody badań instrumentalnych
Wykład IV
• Promieniowanie UV
• Reflektografia UV, fluorescencja wzbudzana UV
Promieniowanie UV
400 nm300 nm200 nm4 nm
VISbliski UVdaleki UVUV próżniowyX
Bliski UV jest przepuszczany przez zwykłe szkło, co ma znaczenie ze względu na konstrukcję urządzeń rejestrujących. Daleki UV może być 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
opalanie siębakteriobójczy
400 nm320 nm290 nm230 nm
VISUV AUV BUV C
stosowany w leczeniu
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
filtr
aparat fotograficzny
źródło UV
filtr pochłaniający VIS
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). 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 zwykleodzwierciedlają zakres występowania punktowań i przemalowań. Jest przydatna w identyfikacji białych pigmentów (np. obszary, w których zastosowano biel cynkową charakteryzują się małą 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
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
VIS VIS VIS VIS
UV UV UV
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
poziomy wzbudzoneS1
S2
T2
T2
przejścia między-systemowe
stany singletowe
stany tripletowe
Schemat przejść elektronowych odpowiedzialnych za luminescencję
poziom podstawowyS0
T2
absorpcja fluorescencja fosforescencja
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 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
filtr
aparat fotograficzny
źródło UV
filtr pochłaniający UV
Źródło UV zwykle emituje również w obszarze widzialnym, dlatego stosuje się zwykle dodatkowe filtry odcinające światło widzialne emitowane przez lampę UV.
filtr odcinający VIS
Wykonywanie obrazów fluorescencjiObrazy 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.
Wytwórca Oznaczenie Transmisja od [nm] Uwagi
KODAK Wratten 2B 395 jasnożółty
Filtry odcinające UV
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.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 purpurowy
Azuryt naturalny ciemnoniebieski
Błękit górski ciemnopurpurowy
Błękit ftalocyjaninowy brak fluorescencji
Indygo ciemnopurpurowy
Błękit kobaltowy czerwony
Błękit pruski brak fluorescencji
Smalta 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 jasnozielonaBiel 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 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 Fluorescencja
olejne średnie natężenie, żółte zabarwienie
tempera jajowa słabe natężenie, jasnobłękitny kolor
kazeina brak fluorescencji
guma arabska brak fluorescencjiguma arabska brak fluorescencji
damara, mastyks silna fluorescencja, odcień żółtozielony
szelak silna fluorescencja, barwa pomarańczowa
mowilith brak fluorescencji
paraloid brak fluorescencji
plexisol 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
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 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 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 fluorochromu. Nadmiar fluorochromu można usunąć za pomocą odpowiedniego rozpuszczalnika. Po oświetleniu obiektu promieniowaniem UV uwidocznione zostaną wszystkie spękania.
Przykłady – malowidło ścienne
Malowidło ścienne Zdjęcie z krzyża, Katedra Św. Św. Janów w Toruniu
światło widzialne fluorescencja wzbudzana UV
Przykłady
Malowidła z ołtarza w Katedrze we WłocławkuŚw. Barbara Archanioł Gabriel
VIS fluorescencja fluorescencjaVIS
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/