LEZIONE 9 RIFLETTOGRAFIA INFRAROSSA LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO regioni: RAGGI γ RAGGI X UV INFRAROSSO MICRO- ONDE lontano vicino VISIBILE vicino medio lontano estremo E-VHF ONDE RADIO lunghe medie corte IR estremo IR lontano IR medio IR vicino 380 nm 450 blu violetti 500 verdi gialli 600 aranci rossi 750 nm 3 μm 6 μm 15 μm lunghezza d onda λ (m) Riflettografia infrarossa Riflettografia infrarossa 1
L INFRAROSSO λ RIFLETTOGRAFIA TERMOVISIONE Tecniche di imaging per indagini sui dipinti Vernice Stesura pittorica Preparazione Supporto Radiografia X UV Riflettografia IR 2
X Radiography Anonymous Portrait of Card. Mazarino Oil on canvas XVII sec. Silicon CCD (1050 nm) Extended band InGaAs (2700 nm) 3
SEZIONE STRATIGRAFICA TIPICA DI UN DIPINTO DEL XV SECOLO IN ITALIA E NELLE FIANDRE : PROFONDITA DI INDAGINE DELLE TECNICHE NON INVASIVE PIU USATE metodi puntuali metodi per immagine fluorescenza X caratteristica: XRF spettrometria in riflettanza vis. (e NIR) fluorescenza UV radiografia riflettografia IR spessore: 200 μm circa vernice (trasparente) 2 strato colore (es: lapislazzuli) 1 strato colore (es: azzurrite) imprimitura a biacca (eventuale) preparazione a gesso o calcite e colla animale disegno supporto (tela, tavola) Riflettografia IR Tecnica di indagine ottica utilizzata per analisi su dipinti su tavola e su tela, papiri e affreschi R/IR Fotografia infrarossa Immagine infrarossa Riflettoscopia IR Reflettografia IR Immagine in luce riflessa, ottenuta con differenti dispositivi nella regione spettrale del vicino IR (NIR) 780-3000 nanometri N LU D W IG IN DA GI NI RI FL ET TO GR AF IC HE 4
La Riflettografia Infrarossa, impieghi Tutto questo dipende solo dalla capacità capacità di vedere attraverso gli strati pittorici? N LU D W IG IN DA GI NI RI FL ET TO GR AF IC HE Disegno preparatorio per il panneggio del manto Restauri con un pigmento non trasparente Madonna col Bambino, Giovanni Bellini, Pinacoteca di Brera, Milano 5
Evoluzione dei sistemi per la riflettografia IR Sistemi analogici a tubo Vidicon (Hamamatsu) Pellicole fotografiche IR Telecamere IR con rivelatore InGaAs Fotocamere digitali con rivelatore Si Dispositivi oltre i 2,5 micron: Termocamere N LU D W IG IN DA GI NI RI FL ET TO GR AF IC HE I principi fisici di funzionamento 6
Argilla carbonato di calcio Bianco di zinco bianco di titanio a bianco di titanio r RADIAZIONE dell INFRAROSSO VICINO : INTERAZIONI CON LO STRATO PITTORICO strati pittorici preparazione supporto 7
Dimensioni dei pigmenti Azzurro oltremarino (lapislazuli media qualità) Verderame Grani di pigmento, in olio, come venduti in polvere (Zecchi, Firenze) - 1 μm N LU D W IG IN DA GI NI RI FL ET TO GR AF IC HE L efficienza di scattering Q Q mα 1/λ Scattering di Rayleigh α<< 1 ; particelle <λ Q =1/λ 4 Scattering di Mie pigmenti in olio: 1< α < 10 aumentando la lunghezza d onda l efficienza di scattering diminuisce con α N LU D W IG IN DA GI NI RI FL ET TO GR AF IC HE 8
Schema di funzionamento di un indagine riflettografica Trasparenza dei pigmenti alla radiazione nel vicino infrarosso: Azzurrite olio T% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 400 900 1400 1900 2400 lunghezza d'onda (nm) Assorbimento trascurabile Sperimentalmente si nota un aumento della trasparenza con la lunghezza d onda Minor diffusione Mie Kubelka-Munk 9
Verifica sperimentale dell andamento della trasparenza di stesure pittoriche al variare della lunghezza d onda e dello spessore spessore Trasparenza spettrale Rosso lacca olio 10000 1000 T% 100 10 1 400 800 1200 1600 2000 2400 lunghezza d'onda (nm) 1a 1b 2a 2b 2c 3a 3b Variazione della trasparenza (riferita a uno standard) al variare della lunghezza d onda per pellicole pittoriche di spessore crescente 10
SPETTRI ESTESI NEL VICINO IR (fino a 2400 nm) 100 90 80 Azzurrite 70 trasmittanza % 60 50 40 Cinabro 30 20 10 Blu di smalto 0 400 800 1200 1600 2000 2400 lunghezza d'onda (nm) Realizzazione dei campioni 1. Punta Pb 2. Inchiostro Fe-gallico 3. Inchiostro Gallico 50% Inchiostro carbonioso 4. Inchiostro Carbone 5. Inchiostro Nerofumo 6. Gessetto Sanguigna 7. Carboncino Fusaggine 8. Carboncino Vite 9. Spolvero 10. Matita Grafite 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Lapislazzuli Oltremare artificiale Smaltino Blu cobalto Azzurrite Verdigris Terra verde Ombra naturale Giallo di Piombo Minio Cinabro Ocra Rossa Terra di Siena bruciata Carminio N LU D W IG IN DA GI NI RI FL ET TO GR AF IC HE 11
Risultati Si 0,850 PbS 1-2 InGaAs 1 1,6 PbS 1,6-2 N LU D W IG IN DA GI NI RI FL ET TO GR AF IC HE Scomparsa degli inchiostri FeroGallici Tavola campione nr. 1 Pigmenti trasparenti sempre : λ>800 nm spectral transparency (r.u.) 60 50 40 30 20 10 Cinnabar spectral transparency (r.u.) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Azurite 400 800 1200 1600 2000 2400 wavelenght (nm) Pigmenti trasparenti solo nell IR prossimo: 800 nm<λ<1100 <1100 nm 0 400 800 1200 1600 2000 2400 wavelenght (nm) Pigmenti trasparenti nel c.d. IR riflettografico : 1000 < λ >2000 nm spectral transparency (r.u.) 300 250 200 150 100 50 0 Smalt Blue 400 800 1200 1600 2000 2400 wavelenght (nm) N LU D W IG IN DA GI NI RI FL ET TO GR AF IC HE 12
Limiti spettrali Zona dei gruppi funzionali. Si estende da 2.6 a 7.7 μm bande di assorbimento dovute, sia agli stiramenti dei legami che alle deformazioni. In particolare si trovano gli stiramenti dei legami contenenti l idrogeno (C-H, N-H, O-H, ecc.), e quelli dei legami insaturi (C=C, C=0, N=0, ecc.). Da notare che la posizione delle bande in questa seconda zona, è piuttosto influenzata dall intorno chimico del gruppo. 13
Evoluzione della tecnica Evolution of the Reflectographic tecnique A: Infrarosso B/W Film B: Vidicon (PbS) C: Scanner (InGaAs) A Raffaello. Sposalizio della vergine (detail). Pinacoteca di Brera, Milano B C 14
1983. (Hamamatsu( Vidicon Camera PbS) Vis IR Hamamatsu Single InGaAs Vidicon photodiode Camera Scanner (PbS( PbS) 2003 1983 Bramantino. La Sacra Famiglia. Pinacoteca di Brera, Milano. 15
Giovanni Bellini, Pietà (1480?) Pinacoteca di Brera, Milano, Italy Tecnica dello spolvero Anonimo di scuola leonardesca, collezione privata. 16
5 cm 17
Impronte digitali LA TIPOLOGIA DEL DISEGNO 1. uso del disegno: per collocare, per definire ombre, da sfruttare in trasparenza per velature, da riprendere in superficie,... 2. medium disegnativo: carbonioso, secco o liquido, a pennello, a gessetto, a punta,... 3. caratteristiche del segno (spesso legate al medium!): morbido, spigoloso, uncinato,... 18
CAMPIONE SIGNIFICATIVO per realizzare confronti necessità di casistiche ampie: database per ogni autore/scuola ARCHIVIO INFRAROSSO presso Scuola Normale di Pisa, Laboratorio Arti Visuali 19
Osservazioni conclusive sull uso di diversi dispositivi nell analisi in infrarosso di opere pittoriche Allo stato attuale si hanno due classi di dispositivi per l IR - Rivelatori Silicio media penetrazione IR ma alta risoluzione (10 mpixel). - Rivlatori InGaAs-MCT PtSi- InSb alta penetrazione IR bassa risoluzione (0,5 mpixel) necessità di sistemi di scansione meccanica. La scelta sul tipo di misura da intraprendere deve essere fatta in base ai materiali (tipo di pigmenti e del disegno), all autore (scuola periodo), all obbiettivo (studio/conservazione/documentazione), alle risorse economiche e umane disponibili. Tempi rapporto di 1:10 fra Si e dispositivi a scansione N LU D W IG IN DA GI NI RI FL ET TO GR AF IC HE PROBLEMI APERTI IN R/IR DETERMINANO LE SCELTA DELLE TECNOLOGIE O DELL INSIEME DI TECNOLOGIE PIÙ OPPORTUNE Profondità dell indagine in R/IR. Tipo di mezzo disegnativo (carbone, inchiostri Ferrogallici, polimateriale) Presenza di multistrati (velature) multistrati Ogni strato contiene informazioni diverse Riflettografia Multispettrale in IR: ogni banda spettrale fornisce informazioni diverse utili per la diagnostica e lo studio dell opera pittorica 20
Totale Mosaicatura di 5 riflettogrammi (Si 850nm) risoluzione 8 p/mm Dettaglio Telecamera Xenics (InGaAs 1600nm) risoluzione 4 p/m Bartolomeo Vivarini (attribuito a). Sant Andrea. Museo di Bassano del Grappa N LU D W IG IN DA GI NI RI FL ET TO GR AF IC HE ANALISI COMPLEMENTARI (non invasive e microinvasive) radiografie (biacca, pennellata, spessori, materiali,...) e autoradiografie (disegno con terre o elementi leggeri) XRF, spettrofotometria stratigrafie (materiali: pigmenti e leganti, tipo di preparazione; stratificazione; se prelievo lungo il contorno delle figure è probabile presenza disegno) datazioni (supporto con C14, isotopi del piombo per la biacca) studio del supporto 21