Analisi in situ

Radiografie (RX) e Tomografie X (TAC)

Diana_fotodianat_ridLa radiografia digitale può essere molto utile soprattutto per i dipinti, sia su tela che su tavola: è possibile ottenere informazioni sullo stato di conservazione, sulle caratteristiche dei supporti, sulle tecniche realizzative e sugli strati pittorici sottostanti la pellicola pittorica finale. La tomografia può essere utilizzata con successo per tutte le opere d’arte in cui è importante anche la terza dimensione, come ad esempio statuette, vasi, ornamenti o altri manufatti. Permette di vederne l’interno in modo non invasivo, ottenendo informazioni fondamentali sul loro stato di conservazione e sulle tecniche costruttive. (Si veda nell’esempio a sinistra la ricostruzione tridimensionale di una testa di Diana che mostra un piccolissimo difetto nello spessore). Grazie alla strumentazione innovativa di cui disponiamo è possibile radiografare oggetti di varie dimensioni e tipologie, variando anche le condizioni di acquisizione in tempo reale, in modo da ottenere il risultato migliore a seconda del materiale indagato. Gran parte dei nostri sistemi di analisi sono trasportabili e permettono quindi di effettuare analisi direttamente nei musei o nei laboratori di restauro, previa autorizzazione del nostro esperto qualificato.

Fluorescenza X (XRF)

La fluorescenza a raggi X (XRF) è una tecnica di analisi che può essere applicata alla maggior parte dei materiali inorganici. Le sue caratteristiche (capacità di effettuare analisi multielementali in tempi brevi, non invasività/non distruttività), unite alla possibilità di utilizzare una strumentazione portatile, che renda quindi possibile effettuare analisi in situ, la rendono particolarmente adatta alle applicazioni nel campo dei beni culturali.
Nell’XRF l’identificazione degli atomi costituenti il campione avviene tramite l’analisi dello spettro X che questo emette in seguito all’eccitazione prodotta dai raggi X primari. Le energie emesse sono infatti caratteristiche delle specie atomiche presenti nel materiale e permettono così di individuare in breve tempo (misure tipicamente dell’ordine di qualche minuto) la composizione atomica dell’oggetto in esame.
Per avere informazioni sui composti presenti è necessario affidarsi a ipotesi stechiometriche, o effettuare ulteriori analisi utilizzando tecniche complementari che forniscano informazioni anche in questo senso (per es. Raman e spettroscopia IR).
Applicazioni comuni di questa tecnica sono l’identificazione delle diverse leghe metalliche componenti un manufatto, dei coloranti utilizzati per la colorazione dei vetri, dei pigmenti impiegati nella realizzazione di un’opera (da cui si può risalire alla tavolozza dell’artista e identificare eventuali ritocchi).
Con alcune strumentazioni è inoltre possibile ottenere immagini in due o tre dimensioni:
XRF imaging
XRF confocale a scansione

Diffrazione a raggi X (XRD)

La diffrazione X (XRD) consente di determinare le fasi mineralogiche caratterizzanti i materiali oggetto di studio. La tecnica è particolarmente indicata nello studio di beni culturali e materiale archeologico di differente tipologia.
Particolarmente efficace è la sua applicazione nella determinazione della natura dei pigmenti in dipinti, affreschi e pitture murali, pergamene e manoscritti miniati. Altre applicazioni riguardano la caratterizzazione di patine di corrosione o degrado in metalli antichi e materiale di interesse architettonico al fine di determinare la natura dei processi di degrado e di individuare opportuni protocolli di conservazione. Recentemente la tecnica qui presentata è stata utilizzata anche in campo forense per procedure di attribuzione e autenticazione di materiali di dubbia collocazione storico-artistica.
A seconda dello strumento, la tecnica può richiedere il prelievo di campioni oppure può essere
completamente non-invasiva e non-distruttiva.

PIXE-alfa

La tecnica PIXE-alfa portatile è particolarmente indicata per l’analisi composizionale di superfici: l’informazione è ottenuta dall’analisi dello spettro X emesso in conseguenza dell’irraggiamento del campione da parte di particelle alfa. Il range analitico delle particelle utilizzate come radiazione primaria è limitato a 5-10 micron di materiale. Pertanto il sistema è particolarmente indicato per l’analisi elementale dello strato più superficiale senza l’interferenza degli elementi componenti il substrato. Rispetto alla fluorescenza a raggi X, questa tecnica permette anche di ottenere informazioni quantitative sulle concentrazioni degli elementi presenti sulle superfici analizzate. La caratterizzazione dei materiali così come si ottiene anche con questa tecnica consente di studiare le diverse tecnologie usate in antichità e la provenienza delle materie prime.
La PIXE-alfa trova largo utilizzo nell’analisi di pigmenti (ceramici, pittorici, affreschi), patine di arricchimento e di alterazione su metalli.

Spettroscopia Raman

La spettrometria Raman è una tecnica di analisi non distruttiva e non invasiva che permette di caratterizzare molti materiali di interesse per il Patrimonio Culturale. Di fondamentale importanza l’applicazione di tale tecnica per l’identificazione, grazie agli spettri caratteristici, di minerali, gemme e, soprattutto, pigmenti pittorici. I segnali che si ottengono dall’interazione tra la radiazione laser e la materia forniscono, infatti, l’impronta digitale del campione analizzato che, dal confronto con specifiche banche dati, ne permette il riconoscimento.

Imaging multispettrale

L’analisi multispettrale è una tecnica in riflettanza che consiste nell’osservazione di un’immagine prodotta rispettivamente da:
– la radiazione riflessa dall’oggetto nella regione del visibile (Imaging Tricromatico RGB, Macrofotografia, Macrofotografia a luce radente);
– la radiazione riflessa dall’oggetto nella regione del vicino infrarosso (Fotografia dell’Infrarosso riflesso);
– l’interpolazione dell’immagine infrarossa dell’oggetto con le tre immagini acquisite nella banda del Rosso, del Verde e del Blu (Fotografia in Falsi Colori);
– la radiazione di fluorescenza emessa dall’oggetto utilizzando una sorgente di raggi ultravioletti (Fotografia di Fluorescenza ultravioletta).
Con queste tecniche trovano visibilità le qualità morfologiche e le proprietà materiche dell’oggetto in esame, quali:
– gli spessori pittorici (tramite l’Imaging Tricromatico RGB)
– le tracce esecutive come il ductus della pennellata e le varie incisioni ed interferenze visive dei supporti (con la Macrofotografia)
– il disegno preparatorio (con l’Infrarosso)
– gli eventuali interventi restaurativi (con l’Ultravioletto).

Colorimetria

Il colore non è una grandezza fisica ma una percezione che, oltre che da caratteristiche soggettive, dipende dalla sorgente utilizzata. La fruizione e la conservazione di opere d’arte policrome sono dipendenti dallo spettro di emissione di tale sorgente e dal livello di illuminamento. Lo spettro deve essere tale da garantire la fedeltà nella restituzione dei colori mentre il livello deve essere tale da non arrecare danni all’opera. La colorimetria è una tecnica utilizzata per specificare il colore, nel senso di indicarlo con dati oggettivi, attribuendo ad esso una terna di coordinate cromatiche.

Termografia

La termografia infrarossa (IRT) è una tecnica di indagine ampiamente utilizzata nel campo dei beni culturali principalmente per il suo carattere non distruttivo e per la possibilità di essere utilizzata in situ. Registrando, in funzione del tempo e tramite una termocamera, la radiazione infrarossa emessa da un campione a seguito di una perturbazione termica ottenuta dall’assorbimento di un impulso luminoso, questa tecnica restituisce come risultato una sequenza di mappe della temperatura superficiale dell’oggetto investigato (termogrammi). Elementi nascosti possono venire evidenziati grazie a loro particolari proprietà fisiche e strutturali che influenzino l’assorbimento della luce e/o il trasporto del calore generato dalla perturbazione. In questa sequenza è possibile individuare la presenza, a diverse profondità nel manufatto analizzato, di elementi caratteristici della struttura, di difetti e di disomogeneità.