Le tecniche di indagine dei materiali pittorici

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1 Le tecniche di indagine dei materiali pittorici Obiettivi dell indagine scientifica Tecniche micro-distruttive e non-distruttive Il campionamento Le tecniche spettroscopiche TESTO DI RIFERIMENTO: Scienza e Restauro, M. Matteini, A. Moles Nardini Editore 1

2 Obiettivi dell indagine scientifica Analisi dei materiali costitutivi e della tecnica di esecuzione Datazione e autenticazione Accertamento stato di conservazione dell opera Accertamento di eventuali restauri precedenti Scelta di nuovi materiali per il restauro Controllo degli interventi conservativi Conservazione preventiva 2

3 Analisi dei materiali costitutivi e della tecnica di esecuzione 1. Quali sono i pigmenti usati dall artista? 2. La tecnica e a tempera o ad olio? 3. La preparazione e a gesso o biacca? 4. Che tipo di vernice e presente? 5. La lamina dell aureola e in oro? 6. La tecnica di doratura è a missione o bolo? 7.. Niccolo Alunno: Madonna con Bambino e Santi (1499) 3

4 Datazione e autenticazione 1. Ci sono pigmenti o leganti di epoche successive? 2. La tecnica pittorica è quella tipica dell artista? Dipinto su tavola, Perugino 4

5 Accertamento stato di conservazione dell opera 1. Sono presenti solfati? 2. Sono presenti ossalati? 3. Sono presenti nitrati? 4. La pietra è decoesa? 5... David di Michelangelo 5

6 Accertamento di eventuali restauri precedenti 1. Sono presenti protettici sintetici (Paraloid o fluosilicati)? 2. Sono presenti protettivi antichi (cere o proteine)? 3. Sono evidenti residui di antiche puliture? 4... David di Michelangelo 6

7 Controllo degli interventi di restauro 1. Il metodo di pulitura e efficace? 2. La pulitura lascia residui dannosi? 3. La pulitura altera l aspetto cromatico? 4... Dipinto murale a S. Francesco, Arezzo 7

8 Controllo degli interventi di restauro 1. Il consolidante penetra la pietra decoesa? 2. Il consolidante altera l aspetto cromatico? 3. Il consolidante e efficace 4... Torre di Pisa 8

9 Conservazione preventiva il miglior restauro e quello che non viene fatto. (Giovanni Urbani, 1975) 1. Catalogo dei beni culturali presenti nel territorio 2. Studio nel tempo del loro stato di conservazione 3. Manutenzione programmata 1. Ci sono alterazioni nel colore? 2. Ci sono variazioni di umidita sulla superficie? 3. Ci sono aumenti nel tenore di sali solubili? 4... Leggenda Vera Croce, Piero della Francesca 9

10 Metodi di indagine scientifica Metodi non distruttivi Metodi distruttivi Tecniche puntuali Tecniche imaging Tecniche di bulk Tecniche stratigrafiche 10

11 Metodo non distruttivo: non necessita di alcun prelievo di materiale dell oggetto da analizzare, può essere portatile o non portatile Metodo distruttivo: necessita di un prelievo di materiale dell oggetto da analizzare, può essere di bulk o stratigrafico. Metodo di bulk: il campione viene omogeneizzato e trattato. Metodo stratigrafico: il campione viene studiato nei suoi singoli strati che lo compongono. 11

12 Tecniche analitiche Metodi chimici distruttivi Metodi spettroscopici Metodi cromatografici Microdistruttivi: bulk microdistruttivi: stratigrafici non-distruttivi microdistruttivi: bulk 12

13 Metodi distruttivi: Il campionamento GLOBALE: stratigrafia completa dei materiali costitutivi e delle alterazioni SELETTIVO: scelta e arricchimento di un singolo componente MULTIGRADUALE: prelievi selettivi in sequenza, a profondità crescente 13

14 SEZIONI STRATIGRAFICHE Prelievo GLOBALE: stratigrafia completa dei materiali costitutivi e delle alterazioni ext int OM image (objective lens 100x) SEM image (BSE, magnification 100x) Resine bicomponenti: epossidica o acrilica 14

15 Le tecniche spettroscopiche Infrarosso: informazioni sulla struttura molecolare Visibile: informazioni sul colore Ultravioletto: informazioni sulla struttura molecolare 15

16 Le tecniche spettroscopiche in assorbimento spettro sorgente Luce incidente Luce trasmessa detector energia Il campione assorbe alcune componenti della radiazione incidente. Analizzando la luce trasmessa possiamo ottenere informazioni sulla natura chimica del campione. Campionamento microdistruttivo, analisi di bulk 16

17 spettro o immagine Le tecniche spettroscopiche in riflettanza detector sorgente Luce riflessa Luce incidente Il campione assorbe alcune componenti della radiazione incidente. Analizzando la luce riflessa possiamo ottenere informazioni sulla natura chimica del campione. Non distruttiva: tecnica di immagine o puntuale 17

18 spettro o immagine Le tecniche spettroscopiche in emissione detector Luce emessa Luce riflessa Luce incidente sorgente Il campione assorbe alcune componenti della radiazione incidente e poi torna allo stato fondamentale emettendo energia. Analizzando la luce emessa possiamo ottenere informazioni sulla natura chimica del campione. Non distruttiva: tecnica di immagine o puntuale 18

19 spettro o immagine Le tecniche spettroscopiche in MICRO detector Luce emessa Luce riflessa sorgente Luce incidente Associando lo spettrografo con un microscopio ottico e` possibile applicare la spettroscopia in riflettanza per lo studio di campioni in stratigrafia. La spettroscopia in micro consente di ottenere informazioni molecolari sui singoli strati della pellicola pittorica. micro distruttiva stratigrafica 19

20 Spettroscopia vibrazionale MT7-02 MT absorbance C 1460 C 1620 G 3540 G 670 G 3420 G 1136 G -1

21 Spettroscopia Raman Excited Electronic State Vibrational levels Virtual State Ground Electronic State infrared Rayleigh Raman Anti-Stokes Raman Resonance Raman Vibrational levels 21

22 Introduzione ai principi della tecnica: effetto Raman Quando un fascio di radiazioni attraversa un mezzo trasparente, le specie presenti diffondono una parte di esso in tutte le direzioni. Nel 1928 il fisico indiano C.V. Raman notò che la lunghezza d onda di una piccola frazione della luce diffusa differisce da quella incidente di una quantità che dipende dalla struttura molecolare delle specie presenti. Sir C.V. Raman per questa scoperta vinse il Nobel nel

23 Introduzione ai principi della tecnica: effetto Raman luce incidente Energia=E scattering anelastico En = E scattering anelastico En = E + scattering elastico En=E 23

24 Introduzione ai principi della tecnica: effetto Raman 24

25 Scattering Raman assorbimento IR Assorbimento IR Sono attivi i modi che determinano una variazione di polarizzazione Non si puo lavorare con campioni contenenti acqua Si deve lavorare con fibre ottiche/finestre/disperdente costituito da un sale (KBr, CsI, calcogenuro) In microscopia risoluzione spaziale di circa 100 micron Scattering Raman Sono attivi i modi che determinano una variazione di polarizzabilità L acqua non è attiva Si può lavorare con quarzo In microscopia risoluzione spaziale di circa 100 micron 25

26 Sono due tecniche vibrazionali complementari Esempio per CO 2 Modi IR attivi O C O Modi Raman attivi O C O O C O O C O O C O Variazione del dipolo Variazione polarizzabilità 26

27 Scattering Raman assorbimento IR Sono due tecniche vibrazionali complementari Esempio per CaCO Raman FTIR 1430 cm cm -1 assorbanza (u.a.) cm Raman effect intensity (u.a.) 708 cm cm cm numero d'onda (cm -1 ) 27

28 Le strumentazioni Strumento di Sir. C.V. Raman Strumento di CNR Perugia. 28

29 Le strumentazioni Nb l effetto Raman e molto sfavorito: su 10 8 fotoni solo 1 da scattering Raman 1. La sorgente: laser (es. laser Argon 488 nm, 514 nm, Nd:YAG 1064) Intensità dello scattering Raman e proporzionale a: 1/λ 4 2. Il rivelatore: CCD 3. Microscopio ottico confocale 29

30 Le strumentazioni 30

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32 3. Panoramica delle possibili applicazioni 1. Identificazione dei pigmenti 2. Identificazione della componente organica (λ exc nm) 3. Studio delle fasi cristalline nelle ceramiche 4. Studio delle alterazione dei metalli. Informazioni sulla letteratura reperibili in: Journal of Raman spectroscopy Journal of Cultural Heritage Studies in Conservation Database di standard per i Beni Culturali reperibili in: Sito università di Firenze, Prof. E.Castellucci Sito università di Oxford, Prof. Clark 32

33 Identificazione dei pigmenti Vantaggi: 1. E necessario solo un granello di campione 2. Non c è preparazione del campione 3. La tecnica è molto selettiva 4. Fornisce l analisi molecolare Svantaggi: 1. Possibile fotodecomposizione del campione 2. Possibile fluorescenza di fondo 33

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35 Come si imposta lo studio tecnico scientifico di un dipinto? Indagine spettroscopica di imaging Indagine spettroscopica puntuale Scelta dei punti da campionare Campionamento globale Campionamento selettivo Analisi stratigrafiche Analisi di bulk 35

36 Diagnostica spettroscopica di un dipinto: tecniche di immagine Riflettografia a colori Fluorescenza UV Riflettografia IR Radiografia a raggi X 36

37 Diagnostica spettroscopica di un dipinto: tecniche di immagine VERNICE STRATO PITTORICO IMPRIMITURA/DISEGNO PREPARAZIONE SUPPORTO UV VIS IR RX E la conversione in immagini fotografiche visibili, di interazioni della superficie con radiazioni elettromagnetiche non rivelabili all occhio umano 37

38 La riflettografia IR È una tecnica ottica per ottenere immagini di superfici dipinte usando radiazione nella banda spettrale dell infrarosso vicino (NIR). La regione spettrale utilizzabile va da circa 0.8 fino a oltre 2.0µm. Se applicata all analisi di dipinti antichi, può rivelare particolari nascosti dallo strato pittorico, come ad esempio il disegno sottostante. 38

39 Principio base della tecnica IR La luce è riflessa dallo strato di colore. Parte della radiazione IR attraversa lo strato di colore. La superficie della preparazione riflette bene l IR mentre i tratti del disegno sono spesso composti da materiali che l assorbono. VIS colore preparazione supporto IR 39

40 Esempio.. Visibile: la luce è riflessa dallo strato pittorico. IR: la radiazione è riflessa dalla preparazione. Matteo di Giovanni Particolare dalla Madonna col Bambino e Santi - Duomo di Pienza 40

41 The myth of cartoon re-use in the Perugino s underdrawing Era Pietro persona di assai poca religione,..al suo cervello di porfido, ostinatamente recusava ogni buona via. Aveva ogni speranza ne` beni di fortuna, e per danari avrebbe fatto ogni mal contratto. Vasari s Le vite 41

42 Lippi and Perugino: Deposizione dalla Croce (Galleria dell Accademia).quando detta opera si scoperse poi fu da tutti assai biasimata. Erasi Pietro servito di quelle figure ch`altre volte era usato mettere in opera, dove tentandolo gli amici suoi dicevano che affaticato non s`era e che aveva tralasciato il buon modo dell`operare, e per avarizia e per non perder tempo era incorso in tale errore. 42

43 Deposizione dalla Croce 43

44 Diagnostica spettroscopica di un dipinto: tecniche di immagine VERNICE STRATO PITTORICO IMPRIMITURA/DISEGNO PREPARAZIONE SUPPORTO UV VIS IR RX E la conversione in immagini fotografiche visibili, di interazioni della superficie con radiazioni elettromagnetiche non rivelabili all occhio umano 44

45 La fluorescenza UV-VIS È una tecnica ottica per ottenere immagini di superfici dipinte usando radiazione nella banda spettrale dell ultravioletto (UV). Si raccoglie la fluorescenza emessa dalla superficie Se applicata all analisi di dipinti antichi, può rivelare la presenza di vernici, leganti, coloranti o particolari pigmenti di restauro. 45

46 Principio base della tecnica in fluorescenza UV VIS UV La radiazione UV eccita l emissione di luce da parte di molecole fluorescenti In genere le molecole organiche sono fluorescenti colore preparazione supporto fluorescenza 46

47 S 2 T 2 Intensità di emissione (u.a.) eccitazione emissione S 1 T λ (nm) S 0 conversione interna (IC): decadimento non radiativo isoenergetico tra stati di uguale molteplicità conversione intersistema (ISC): decadimento non radiativo isoenergetico tra stati elettronici di diversa molteplicità fluorescenza (F): decadimento radiativo tra stati elettronici di uguale molteplicità fosforescenza (P): decadimento radiativo tra stati elettronici di diversa molteplicità 47

48 La misura di fluorescenza La sorgente luminosa usata per irradiare la superficie è una semplice lampada di Wood. L immagine viene formata su di un sensore opportuno (carta fotografica o CCD) usando un normale obiettivo fotografico o per telecamera. Un filtro nero davanti all obbiettivo elimina le componenti visibili dalla radiazione. 48

49 Esempio.. Fotografia a colori Fotografia a fluorescenza UV La tecnica in fluorescenza e molto usata in cantiere di pitture murali per evidenziare: 1. Lumeggiature a secco 2. L uso di lacche o coloranti 3. Vernici di restauro 4. Restauri a base di ZnO 49

50 normal image fluorescence image Adorazione dei Magi, Trevi (Perugia)

51 normal image fluorescence image Adorazione dei Magi, Trevi (Perugia)

52 La tecnica in fluorescenza e usata in cantiere di beni lapidei per evidenziare: 1. Passati interventi di restauro 52

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