STRUMENTAZIONE MOBILE CHNet: TERMOGRAFIA IR

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1 STRUMENTAZIONE MOBILE CHNet: TERMOGRAFIA IR LA TECNICA 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. Nei laboratori CHNet è presente un sistema termografico portatile per la termografia in modalità Flash e Lock-in. OGGETTI ANALIZZABILI Archeologici, storico-artistici, librario-documentari, architettonici: statuaria bronzea e lignea, mosaici, manoscritti, miniature e superfici pittoriche (sia murali che su tela o tavola) INFORMAZIONI OTTENIBILI E TEMPI DI MISURA La termografia permette di ottenere informazioni su difetti e disomogeneità della superficie di un manufatto e degli strati sottostanti, mettendo in evidenza per esempio ridipinture, fenomeni di salificazione, inclusioni di materiale eterogeneo. In funzione del tempo è possibile condurre indagini di tipo stratigrafico. Il tempo di acquisizione di una sequenza termografica è dell ordine di qualche secondo. STRUMENTAZIONE DISPONIBILE Sistema trasportabile: (CHNet Rm2) Rivelazione Camera IR: CEDIP Jade MWIR, 320 x 240 pixels, InSb focal plane array, 30µm pitch, operante nell intervallo di lunghezze d onda di 3-5µm. Frame rate: 150 Hz. Sorgenti IRT impulsata Lampade flash: Bowens Estime 3000, massima potenza 3 kw Durata 3 ms; Sorgenti IRT Lock in Lampade alogene: PAR64 by GE-Lighting modulate sinusoidalmente tra 0.06 Hz e 0.18Hz con potenza massima di 400W e tra 0.03 Hz e 0.08Hz con potenza massima di 500W. 1

2 Sistema trasportabile: (CHNet Aq) Rivelazione Termocamera FLIR S65 HS (320 x 240 pixels), μm Termocamera AVIO TVS200 Mkw (256 x 200 pixels), 8 12 μm Sorgenti di riscaldamento IR Riscaldatore elettrico a raggi infrarossi da 2 kw Helios Electric Infrared HP1 20 Riscaldatore elettrico a raggi infrarossi da 2 kw Heliosa HI-Design Sorgenti di riscaldamento alogene Philips da 250W Sorgenti di riscaldamento impulsate Lampada flash: Bowens Estime 3000 con massima potenza a 3 kw LINEE DI RICERCA CHNet Rm2 Opere in bronzo: individuazione e caratterizzazione delle lavorazioni di finitura e riparazione delle difettosità originate dal processo di fonditura. Caratterizzazione quantitativa di parametri termici (diffusività termica) e geometrici (dimensione, spessore, profondità) di materiali componenti ed elementi strutturali dell opera. Miniature: caratterizzazione dello stato di conservazione ed dello stato di adesione delle foglie d oro per la rilevazione di distacchi e craquelure; rivelazione del disegno preparatorio e di pentimenti o ridipinture. Libri e documenti antichi: individuazione e lettura di testi nascosti all interno delle strutture librarie, appartenenti a fogli di manoscritti di epoca precedente e riutilizzati come parti strutturali della legatura e delle coperte di manoscritti e stampati; recupero della leggibilità di testi erasi o non più leggibili per cause diverse (deterioramento, censure, dilavamento, danno microbiologico). 2

3 Immagine di un libro del XVI secolo: foglio di controguardia. Sotto il foglio di controguardia, incollato sul piatto della legatura, il termogramma rivela frammenti manoscritti e difetti di adesione. Immagine della spalla della Lupa Capitolina e corrispondente termogramma che evidenzia tassello di riparazione (riquadro chiaro). CHNet Aq Algoritmi di rilevamento automatico dei difetti sul piano Algoritmi di segmentazione automatica dei difetti Algoritmi di rilievo della profondità dei difetti con metodo inverso ESEMPI: Infiltrazione di umidità in antico palazzo storico di Tagliacozzo (AQ) causante il degrado dei dipinti murali interni. Sovrapposizione fra immagine nel visibile e nel lontano infrarosso. 3

4 Rilievo di antiche strutture architettoniche sepolte in strutture verticali decorate in ambiente interno. Il confronto fra l immagine nel visibile (a sinistra) e quella nel lontano infrarosso (a destra) evidenzia un arco ed una porta ad oggi non più presenti. MAGGIORI INFORMAZIONI F. Mercuri, U. Zammit, N. Orazi, S. Paoloni, M. Marinelli, F. Scudieri,. Active infrared thermography applied to the investigation of art and historic artefacts, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 104, 2 (2011), pp: F. Mercuri, N. Orazi, U. Zammit, S. Paoloni, M. Marinelli, P.P. Valentini, Thermographic analysis of cultural heritage: recent applications and perspectives, e-ps, 9 (2012), pp: F. Mercuri, R. Gnoli, S. Paoloni, N. Orazi, U. Zammit, C. Cicero, M. Marinelli, F. Scudieri, Hidden text detection by Infrared Thermography, Restaurator, 34, 3 (2013), pp: F. Mercuri, C. Cicero, N. Orazi, S. Paoloni, M. Marinelli, U. Zammit, Infrared Thermography Applied to the Study of Cultural Heritage, International Journal of Thermophysics, 36, 5 (2015) pp: G. Doni, N. Orazi, F. Mercuri, C. Cicero, U. Zammit, S. Paoloni, M. Marinelli, Thermographic study of the illuminations of a 15th antiphonary, Journal of Cultural Heritage, 15, 6 (2014), Pages A. Giuffredi, F. Mercuri, C.P. Presicce, C.S. Salerno, S. Paoloni, N. Orazi, La Lupa Capitolina: indagini termografiche per lo studio delle tecniche di formatura e delle finiture del bronzo dopo la fusione, Bullettino della Commissione Archeologica Comunale di Roma. 114 (2013), L'Erma di Bretschneider, Roma, ISBN: M. Pucci, C. Cicero, N. Orazi, F. Mercuri, U. Zammit, S. Paoloni, M. Marinelli, Active infrared thermography applied to the study of a paper painting representing the Chigi family tree, Studies in Conservation, 60, 2 (2015), pp: N. Orazi, F. Mercuri, U. Zammit, S. Paoloni,M. Marinelli, A. Giuffredi, C.S. Salerno, Thermographic analysis of bronze sculptures, Studies in Conservation, 61, 4 (2016), pp: S. Sfarra, C. Ibarra-Castanedo, D. Paoletti, X. Maldague, Materials Evaluation 71(5) (2013) C. Ibarra-Castanedo, S. Sfarra, D. Ambrosini, D. Paoletti, A. Bendada, X. Maldague, Quantitative InfraRed Thermography Journal 7(1), 85 (2010) S. Sfarra, C. Ibarra-Castanedo, M. Tortora, L. Arrizza, G. Cerichelli, I. Nardi, X. Maldague, Journal of Cultural Heritage 18, 229 (2016) 4

5 S. Sfarra, P. Theodorakeas, J. Cernecky, E. Pivarciova, S. Perilli, M. Koui, Journal of Nondestructive Evaluation 36(1), 6 (2017) S. Sfarra, C. Ibarra-Castanedo, D. Ambrosini, D. Paoletti, A. Bendada, X. Maldague, Journal of Nondestructive Evaluation 33(3), 358 (2014) C. Ibarra-Castanedo, S. Sfarra, D. Ambrosini, D. Paoletti, A. Bendada, X. Maldague, Quantitative InfraRed Thermography Journal 5(2), 131 (2008) M. Tortora, S. Sfarra, M. Chiarini, V. Daniele, G. Taglieri, G. Cerichelli, Applied Surface Science 387, 971 (2016) S. Sfarra, S. Perilli, D. Paoletti, D. Ambrosini, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 123(1), 43 (2016) S. Sfarra, A. Bendada, C. Ibarra-Castanedo, D. Ambrosini, D. Paoletti, X. Maldague, International Journal of Architectural Heritage 9(4), 367 (2015) S. Sfarra, C. Ibarra-Castanedo, S. Ridolfi, G. Cerichelli, D. Ambrosini, D. Paoletti, X. Maldague, Applied Physics A 115(3), 1041 (2014) 5