METODE ŞI TEHNICI NEINVAZIVE UTILIZATE ÎN

AUTENTIFICAREA ARTEFACTELOR

Autori: Autori: Prof.univ.dr. Sandu Ion, Prof.univ.dr. Sandu Ion, CCercet.şt.dr. Vrînceanu Narcisa,ercet.şt.dr. Vrînceanu Narcisa,CCercet.şt.dr. Vasilache Viorica,ercet.şt.dr. Vasilache Viorica,LLect.dr. Ciocan Adeline-Camelia,ect.dr. Ciocan Adeline-Camelia, LLect.dr. Cotiugă Vasileect.dr. Cotiugă Vasile

„Alexandru Ioan Cuza”UNIVERSITY of IAŞIB-dul Carol I, nr. 11

Iaşi, 700506, RomâniaTel: 040 232 201010Fax: 040 232 201201

ARHEOINVEST PlatformLaboratory of Scientific

Investigation and Cultural Heritage ConservationB-dul Carol, nr. 11

Iaşi, 700506, România Tel: 040 232 201 662Fax: 040 232 214 816

În lucrare se prezintă În lucrare se prezintă o serie deo serie de metode moderne metode moderne folosite în autentificarea artefactelor vechi necunoscute folosite în autentificarea artefactelor vechi necunoscute şi a celor provenite din siturişi a celor provenite din siturilele arheologice, prin arheologice, prin implicarea unor tehnici neinvaziveimplicarea unor tehnici neinvazive,, în sistem de în sistem de coasistare sau coroborare, care să permită o bună coasistare sau coroborare, care să permită o bună evidenţiere a unor caracteristici arheometrice sau de altă evidenţiere a unor caracteristici arheometrice sau de altă natură, utilizate ca atribute în stabilirea unicităţii, natură, utilizate ca atribute în stabilirea unicităţii, paternităţii, provenienţei, cotei valorice, paternităţii, provenienţei, cotei valorice, amprenta amprenta istoricistorică sau traseul parcurs etc.ă sau traseul parcurs etc.

Introducere

Plecând de la stadiul actual al cunoaşterii ştiinţifice şi în baza unor analize critice detaliate s-a permis definirea unor problematici prioritare legate de sistemele de investigare ştiinţifică şi de noile materiale şi procedee de conservare integrată, în vederea protecţiei, valorificării şi tezaurizării bunurilor de patrimoniu cultural naţional, deziderat foarte important în actualul context geopolitic de integrare europeană.

Metode şi tehnici neinvazive implicate în autentificare

Metode de analiza directă, nedestructivă, prin:- observarea directă, cu ochiul liber sau cu instrumente optice de mărit (lupe, microscoape, etc.)- utilizarea instrumentelor pentru determinarea dimensiunii, greutăţii, umidităţii, temperaturii, culorii etc.- fotofixarea şi interpretarea fotogrammetrică (aparate de fotografiat şi filmat/video, dispozitive de iluminare directă sau razantă cu UV, VIS şi IR); - implicarea altor tehnici directe de investigare fără prelevare de probe (reflectografia, radiografia, colorimetria de reflexie, fluorescenţa de raze X şi altele)

Metode cu prelevare şi prelucrare de microprobe:- metode histochimice, microbiologice;- metode instrumentale de analiză tehnică, fizico-structurală şi chimică (microanalizele chimice, micro-stratigrafia, spectroscopia UV, VIS şi IR, derivatografia termică/analiza

termică diferenţială, cromatografia, difracţia de raze X şi altele).

Observarea directă cu lupa binoculară şi cu stereomicroscopul

Tehnica constă în observarea suprafeţelor mărite de 2 până la 300 ori, prin transmisie sau prin reflexie, utilizând lupa binoculară, lupa stereoscopică sau stereomicroscopul. Cu ajutorul acestor aparate se pot evidenţia următoarele:- tehnica artistică: natura materialelor, structura şi dispunerea

componentelor preparaţiei şi a policromiei, microtopografia suprafeţelor, tuşa, decorul, gravura, vernisarea, semnăturile, înscrisurile etc.;

- observaţii stratigrafice şi caracteristici arheometrice: microstructură, textură, împâslirea, granulaţia, segregarea, abaterea sau deplasarea cromatică etc.;

-starea de conservare: degradări microbiotice, depuneri/murdărie, cruste, pete de coroziune, vezicaţii, alveolări, exfolieri, fisuri, intervenţii anterioare de prezervare şi restaurare (deverinisări, repictări, chituiri,

plombări etc.).

Tehnica constă în observaţii de suprafaţă, insuficient deschise (fără o profunzime a câmpului), mărite în domenii diferenţiate de scop între 10 până la 1000 ori, sub lumină razantă (pentru structuri opace), cu posibilitate de urmărire plană sau stereoscopică.

Cu ajutorul microscopului optic se poate realiza analiza depunerilor, incluziunilor, produselor de coroziune, intensităţii atacului microbiologic, naturii biofilmelor, modificărilor cromatice şi a proceselor evolutive de ancrasare, cornifiere, fragilizare, vezicare etc. De asemenea, se pot evidenţia efecte ale îmbătrânirii artificiale, intervenţii de contrafacere şi falsificare şi altele.

Microscopia optică prin reflexie

Tehnici moderne coasistate de microscopia optică sau electronică

Prin microscopia electronică de scanare se poate examina atât configuraţia topografică a suprafeţelor (maparea atomilor), cât şi distribuţia componenţilor chimici.

Tehnica permite, alături de vizualizarea microfotogramei mărită de până la 106X, redarea imaginii cu dispunerea diferenţiată (color) a atomilor pe suprafaţa analizată, iar în baza spectrului de raze X se poate determina compoziţia elementală (în procente gravimetrice sau molare), a unei microstructuri sau a unei zone selectate şi evaluarea variaţiei compoziţiei de-a lungul unui vector (direcţie) dispus în aria sau secţiunea analizată.

Mic

rosc

opia

ele

ctro

nică

de

scan

are

sau

bale

iaj (

SEM

-ED

X)

Lemn de plop nepenetrat

Elementul chimic

Procentulgravimetric

%

Procentulmolar

%

Eroarea %

Carbon 20,47 25,53 6,60

Oxigen 79,53 74,47 26,52

Total 100,00 100,00

Lemn de plop penetrat de ionii de Fe

Elementul chimic

ProcentulGravimetric

%

Procentul molar

%

Eroare %

Carbon 17,60 23,18 7,29

Oxigen 75,67 74,80 25,05

Fer 5,81 1,65 0,21

Potasiu 0,92 0,37 0,07

Total 100,00 100,00

Fig.

1. S

pect

rele

ED

X şi

com

pozi

ţia

chim

ică

a le

mnu

lui d

e pl

op d

e se

c. X

VII:

a –

lem

n ne

pene

trat

; b-

lem

n pe

netr

at c

u io

ni d

e Fe

(II,

III)

Fig.Fig.22.. Imaginea SEM Imaginea SEM şi şi variavariaţţiia a concentraţiei unor concentraţiei unor elementelemente e chimice, conform spectrelorchimice, conform spectrelor EDX EDX pentru o probă de lemn de lapentru o probă de lemn de la MirMirăăuuţţi: (i) i: (i) şişi (ii) – perpendicular (ii) – perpendicular pepe inelele inelele anualanualee, , (iii) – (iii) – de-a de-a lungullungul inelului anual.inelului anual.

În fÎn figig.. 22 se prezintă faptul că se prezintă faptul că inelele anualeinelele anuale au o au o concentraconcentraţţiie e în în carbon carbon şişi ox oxiigen gen mai mare şi mai mare şi foarte apropiată ca valoare, foarte apropiată ca valoare, situaţie evidenţiatăsituaţie evidenţiată în mijlocul în mijlocul segmentului dintre două inelesegmentului dintre două inele.. De asemenea, metoda De asemenea, metoda evidenţiază faptul că elementele evidenţiază faptul că elementele de contaminarede contaminare, Ca , Ca şişi S S au o au o dispunere similară cu cea a dispunere similară cu cea a C C şişi O, O, în timp ceîn timp ce Fe Fe prezintă prezintă concentraţii mici atât în zonele concentraţii mici atât în zonele inelelor anuale, cât şi ale celor inelelor anuale, cât şi ale celor de mijlocde mijloc. .

Spectroscopia FT-IR permite analiza chimică şi fizico-structurală a materialelor, furnizând în general rezultate calitative, dar prin calibrări oportune pot fi obţinute şi date cantitative, pe baza frecvenţelor specifice de grup, implicând librării de date pe clase de compuşi.

Deoarece, în unele aplicaţii nu se permite prelevarea de probe, s-a dezvoltat o tehnică nouă de coasistare, micro-FT-IR, care de fapt reprezintă un spectrofotometru FT-IR cuplat cu un microscop prin reflexie, adaptat cu un accesoriu, celula de diamant (CD), ce permite obţinerea de spectre de înaltă rezoluţie pe probe extrem de mici. Este o tehnică nedestructivă şi neinvazivă, care nu necesită prelevări şi prelucrări de probe, evitând astfel contaminarea prin pastilare a dispersiei în KBr şi toate dezavantajele acestei tehnici clasice.

Spec

tros

copi

a FT

-IR

Analiza micro-FT-IRAnaliza micro-FT-IR

Fig. 3.Fig. 3. Spectrele în secţiune radială a lemnului nou Spectrele în secţiune radială a lemnului nou (A) (A) ş şi vechi (B) i vechi (B) de tei tratat cu petrol roşu de tei tratat cu petrol roşu (pr)(pr)

a - lemn netratat - etalon; b - la suprafaţa lemnului tratat; c - la 2 mm de la suprafaţăa - lemn netratat - etalon; b - la suprafaţa lemnului tratat; c - la 2 mm de la suprafaţăspre interiorul lemnului tratat; d - la 4 mm de la suprafaţă spre interiorul lemnului tratat;spre interiorul lemnului tratat; d - la 4 mm de la suprafaţă spre interiorul lemnului tratat;

e - la 6 mm de la suprafaţă spre interiorul lemnului tratat; f - spectrul petrolului roşue - la 6 mm de la suprafaţă spre interiorul lemnului tratat; f - spectrul petrolului roşu

Număr de undă (cm-1)

Absorbanţa Absorbanţa

Număr de undă (cm-1)AA BB

Spectroscopia micro-Raman

Asemănător cu micro-FTIR-ul spectroscopia micro-Raman poate furniza în câteva secunde spectre moleculare bogate în informaţii structurale privind compusul analizat, fără a fi afectată proba. Utilizarea traductorilor miniaturizaţi cu fibre optice a permis în ultimul timp realizarea de instrumente portabile pentru laboratoare mobile. Principiul de funcţionare este acelaşi ca la spectrofotometrul IR, dar se operează în domeniul Raman, cu unele diferenţe, care constau în focalizare unui fascicul laser asupra unei probe, intensitatea luminii difuzate este înregistrată în funcţie de lungimea de undă Raman, care este proporţională cu diferenţa de energie între lungimea de undă a laserului şi cea a luminii difuzate ne-elastic.

Fig.

3. S

pect

ru m

icro

Ram

an a

l unu

i str

at d

e cu

loar

e ro

şie

în c

are

s-a

iden

tific

at p

reze

nţa

Cina

brul

ui

Metoda constă în emiterea de electroni de către suprafeţele obiectelor excitate cu raze X de 300 KV, filtrate şi înregistrate pe film radiografic.

Dintre aplicaţii amintim:- realizarea unei imagini globale ce caracterizează compoziţia superficială a obiectelor (pregătirea desenului/placa ridicată, natura pigmenţilor în cazul picturilor pe suport de mătase etc.);- analiza comparată a efectelor de suprafaţă etc.

- identificarea falsurilor la pictura de şevalet şi altele.

Emisiografia cu raze X

Fotogrammetria are la bază studierea principiilor, metodelor şi procedeelor de determinare a formei şi dimensiunilor obiectelor pe baza fotogrammelor (fotografii luate de la mare înălţime sau a microfotografiilor, care satisfac condiţia de perspectivă centrală).

Ca direcţie de aplicare a fotogrammetriei în studiul artefactelor vechi, menţionăm - înregistrarea fotogrammetrică a artefactelor cu grad avansat de degradare şi reconstituirea imaginii lor iniţiale pe baza restituţiei realizate.

Fotogrammetria

Prin această tehnică se realizează transformarea în imagine grafică a luminii reflectate de către un obiect. Din întreg spectrul lungimilor de undă al radiaţiilor electromagnetice, în reflectografie se utilizează domeniul vizibilului, o parte din ultravioletul apropiat şi respectiv, o parte din infraroşul apropiat, pentru fiecare implicând senzori şi tehnici diferite. În acest sens, vorbim de reflectografia în vizibil, în ultraviolet sau în infraroşu.Metoda se aplică în cercetarea inscripţiilor sau policromiei foarte şterse de pe pergament, papirus, lemn şi alte suporturi papetare vechi (îmbătrânite). De asemenea, tehnica permite analiza efectelor termice, diverselor procese cu activitate destructivă, a intervenţiilor de falsificare.

Reflectografia în UV şi VIS

Alte metode de examinare a suprafeţelor prin tehnica reflectografică

Dintre metodele care utilizează lumina directă sau razantămenţionăm:

- Macrofotografia - Microfotografia - Fluorescenţa în UV - Studierea cu raze infraroşii (IR)

Prin aceste metode se pot observa foarte bine defectele şi alterările de suprafaţă, prezenţa straturilor de acoperire aderente sau semiaderente, sensul (direcţia) reliefului tuşeului, semnăturile sau alte înscrisuri, incrustaţiile, intervenţiile anterioare şi din timpul punerii în operă etc.

Analiza colorimetrică Măsurarea culorii reprezintă un sistem complex de date referitoare la corpul observat ce implică şi multiplele sale aplicaţii practice.În domeniul valorificării artefactelor, cu toate că utilizarea analizei colorimetrice este destul de recentă, se cunosc deja cinci aplicaţii prioritare: - în alegerea culorilor la punerea în operă sau la realizarea replicilor ştiinţifice;- în autentificări (de material, de tehnică artistică, de autor, de epocă etc.);- în determinarea stării de conservare;- în selectarea materialelor şi metodelor de intervenţie (studii de compatibilitate); - în stabilirea tehnicilor de reintegrare cromatică şi structurală; - în definirea iluminării optime, sub care obiectul poate fi studiat sau pus în valoare prin etalare.

VĂ MULŢUMESC PENTRU ATENTIE!