SPETTROFOTOMETRIA. Tutti sinonimi

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Beniamino Corti
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1 SPETTROFOTOMETRIA SPETTROSCOPIA SPETTROMETRIA SPF FORS (Fiber Optics Reflectance Spectroscopy) RS (Reflectance Spectroscopy ma anche Raman Spectroscopy!!! ) Tutti sinonimi

2 Analisi scientifiche per i Beni Culturali Le analisi di tipo chimico e fisico su beni artistici/archeologici sono rivolte principalmente alla caratterizzazione dei materiali e delle tecniche di lavorazione. Studi di provenienza=> datazioni indirette. conservazione/restauro Due ambiti di indagine: studio La scelta dell analisi dipende dal tipo e dalla quantità di campione che si può analizzare e dal tipo di informazioni che si vogliono.

3 TIPOLOGIA DI ANALISI Nelle analisi chimiche applicate ai BC è importante che la tecnica utilizzata sia il meno distruttiva possibile o, meglio ancora, completamente non distruttiva. Invasive analisi Metodi NON invasivi : il manufatto non viene toccato fisicamente (ma può essere impiegata della radiazione). Non distruttive Non invasive Metodi NON distruttivi : non si distrugge il manufatto indagato e neanche il campione eventualmente prelevato che rimane disponibile per ulteriori analisi. Distruttive Microdistruttive Microdistruttivi Trasportabili/da laboratorio.

4 RADIAZIONI E MATERIA lunghezza d onda λ (m) Å 1 nm 1 µm 1 mm 1 MeV 1 kev 1 ev energia Regioni spettrali RAGGI γ RAGGI X eccitazione nucleare e atomica Processi fisici coinvolti transizioni elettroni interni ULTRA- VIOLETTO transizioni elettroni esterni VISIBILE INFRAROSSO vibrazioni molecolari (bending, stretching) MICRO- ONDE rotazioni molecolari risonanza spinelettrone ONDE RADIO risonanza magnetica nucleare

5 TIPO DI INTERAZIONE NON DISTRUTTIVA CON IL CAMPIONE fascio di particelle o di radiazione Campione (quadro o parte di esso) rivelatore segnale PC C o n t e g g i Na Al Si S Lapislazzuli K Ca spettro

6 COS È UNO SPETTRO: XRF su un vetro Ag (scattering) 1200 CPS Fe Zn Pb Sr Zr Energy (KeV) (chiedere/si:) indicazione di ascissa, ordinata e u.d.m., sensibilità-risoluzione,...

LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO 10 19 10 18 10 17 10 16 10 15 10 14 10 13 10 12 10 11 10 10 10 9 10 8 10 7 10 6 10 5 frequenza ν (Hz) numero d onda (cm -1 ) 1000 100 10 λ 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6

7 LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO frequenza ν (Hz) numero d onda (cm -1 ) λ lunghezza d onda λ (m) 1 Å 1 nm 1 µm 1 mm regioni RAGGI γ RAGGI X UV INFRAROSSO MICRO- ONDE ONDE RADIO lunghe medie corte E-VHF estremo lontano medio vicino VISIBILE vicino lontano IR estremo IR lontano IR medio IR vicino 15 µm 6 µm 3 µm 750 nm nm rossi aranci gialli verdi blu violetti SPETTROFOTOMETRIA UV_VIS_NIR

8 ASSORBANZA SPETTRALE I 0 I I I A = A = 0 I I 0 0 I SCHEMATIZZAZIONE DEI LIVELLI ENERGETICI DEGLI ORBITALI MOLECOLARI

9 SPETTRO DI ASSORBIMENTO AL VARIARE DELLA LUNGHEZZA D ONDA Spettro di assorbimento di un colorante fucsia

10 ESEMPI di molecole organiche con spettri caratteristici di assorbimento/riflessione nel visibile CLOROFILLA CAROTENE OSSIEMOGLOBINA

11 SPETTROFOTOMETRIA IN ASSORBANZA: -STRUMENTI DA LABORATORIO -CAMPIONI SOLUBILI -ANALISI INVASIVE E DISTRUTTIVE IN RIFLETTANZA: -STRUMENTI PORTATILI -CAMPIONI SOLIDI -ANALISI NON INVASIVE LA LUCE ATTRAVERSA IL CAMPIONE => ANALISI QUANTITATIVA LA LUCE VIENE RIFLESSA DALLA SUPERFICIE DEL CAMPIONE ANALISI QUALITATIVA

12 RADIAZIONE ASSORBITA E RADIAZIONE RIFLESSA A R = = I I I I A 0 R 0 Per il principio di conservazione dell energia la radiazione che non viene assorbita è riflessa indietro A + R =1

13 Sorgente Riflessione diffusa (o lambertiana) Radiazione che ha interagito selettivamente con l oggetto: porta informazione sul colore Riflessione speculare (brillantezza) Radiazione che non ha interagito con l oggetto: porta informazione sull illuminante

17 RIFLETTANZA SPETTRALE LA RIFLETTANZA E UNA PROPRIETA FISICA DEGLI OGGETTI quantità di radiazione retrodiffusa da una superficie in dipendenza della lunghezza d onda. R(λ) = Energia riflessa Energia incidente

18 Spettro di riflettanza RIFLETTANZA Lunghezza d onda (nanometri)

19 Misura dell energia riflessa per ogni λ rispetto a uno standard calibrato

L utilizzo di due analisi per ottenere informazioni sulla stratigrafia di pigmenti 1400 1200 Cu 1000 Conteggi (150 s) 800 600 400 Cu Pb 200

22 L utilizzo di due analisi per ottenere informazioni sulla stratigrafia di pigmenti Cu 1000 Conteggi (150 s) Cu Pb 200 Ca Fe 0 XRF Pb Pb Energia [KeV] Riflettanza spettrale Hans Memling, Crucifixion ( ) Vicenza, Musei civici

23 SPETTRI ESTESI NEL VICINO IR (->2400 nm) Azzurrite trasmittanza % Cinabro 10 0 Blu di smalto lunghezza d'onda (nm)

24 SFERA INTEGRATRICE: RACCOGLIE TUTTA LA RADIAZIONE RIFLESSA DALLA SUPERFICIE MISURATA

25 STRUMENTAZIONE RIVELATORE (MULTILEMENTO)

26 STRUMENTAZIONE PORTATILE SPETTROFOTOMETRO (analizza la radiazione proveniente dal campione) SORGENTE DI RADIAZIONE (UV VIS NIR) FIBRA OTTICA CAMPIONE

28 ALCUNI RISULTATI PIGMENTI PITTORICI: CARATTERIZZAZIONE NEL VISIBILE nm (colorimetria) NIR (VICINO INFRAROSSO nm) caratterizzazione della parte di spettro INVISIBILE a OCCHIO NUDO

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