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Non-destructive analysis of museum objects by fibre-optic Raman spectroscopy (comentrio sobre un artculo)

Peter Vandenabeele, Jim Tate and Luc Moens5 September 2006 (this is a paper analysis for academic porpuses, all the images and credits are to the paper authors)Anlisis no destructiva por espectrometra Raman de fibra ptica

Universitat Politcnica de Valncia Facultat de Bellas Arts de San Carlos

En las ciencias de la conservacin la investigacin con recurso a analticas no destructivas o micro-destructivas son importantes as como la portabilidad que es una gran vantajen

La espectroscopia Raman permite identificar partculas abajo de la 1m.

Se utiliza por ejemplo en: pintura sobre tabla, vidrio, pintura mural, manuscritos y bio materiales histricos

Los objetivos del trabajo:

Evaluar el uso del equipo mvil en diferentes espacios del contexto museolgico

Anlisis a diferentes tipologas de bienes culturales

La estabilidad en el transporte del proprio aparato entre ubicaciones

Ubicaciones:

- Laboratorios de CR / salas de depsito / galera

MUSEO NACIONAL DA ESCOCIA (Edinburgh) COLECCIN BURREL (Glasglow)

Nucleo: espectometro SpectraPro-150i 150-mm Detector acoplado con sistema de enfriamento termoelectrico (Roper Scientific/Princeton Instruments

Sonda con tubos extensivos

Laser diodo 785nm de maxima potencia de 300mW con amplificacin por fibra ptica

Brazo articulado

Software de lectura

El aparato

Mtodo

La potencia fue limitada a max 10mW medidos a la superficie

El tiempo entre 10 segundos-1 hora para difracciones bajas

Una rejilla de 600 lneas/mm

Diametro de rea del laser cerca de 50m

Para cada rea analizada fueran generados cerca de 10 espectros

a) La montaje del aparato para anlisis del sarcfago en Museo Nacional da Escocia

b) Espectro Raman de la rea del amarillo en el objeto y el espectro de referencia del oropimente (AS2S3)

CONDICIONES EXPERIMENTALES: 60 acumulaciones de 1 segundo X6 objetiva 785 nm cerca de 5mW a la superficieMuestra

ReferenciaSARCOFAGO NATIONAL MUSEUM OF SCOTLAND - EDINBURGH

1 objetivo: si la tcnica corroborara los resultados de analticas anteriores

2 objetivo: investigar la camada espesa de barniz Resultados:

Como esperado el barniz amarillento gener mucha interferencia causada por radiacin fluorescente emitida, teniendo en cuenta el bajo seal de Raman utilizado

No fue posible identificar su composicin ni determinar si se trata de un barniz original o un aadido

Diferentes pigmentos fueran identificados: oropimiente (As2S3); hematita (Fe2O3); calcita (CaCO3) y negro de carbn (C)

En acuerdo con las analiticas anteriores (EREMIN et al.)

Imposibilidad de obtener espectros de las areas del verde y azul. Aunque sea muy probable que el pigmento azul Egipcio tenga sido utilizado en este artefacto, el facto de se utilizar un laser 785 nm hace con que el pigmento provoca un aumento en la fluorescencia captada.

SARCOFAGO BURRELL COLLECTION - GLASGOW

La montaje del aparato para anlisis del sarcfago en la Colleccin Burrel

b) Espectros Raman obtenidos de la cabeza y de las manos del objeto

CONDICIONES EXPERIMENTALES: 120 acumulaciones de 1 segundo X6 obetiva 785 nm cerca de 5 mW en la superficie

CabezaManos

RESULTADOS:

reas de la cabeza y manos: oropimiente (As2S3)

Otras reas: limonite (FeOOHnH2O).

En un da el aparato fue transportado y utilizado en otro museo, comprobando que varias collaciones pueden compartir un solo equipo

BANDEROLA - NATIONAL MUSEUM OF SCOTLAND - EDINBURGHLa montaje del aparato para anlisis en la horizontal

b) Detalle de la zona analizada, la parte inferior de la banderola

c) Espectro Raman de un rea naranja y espectro de referencia del pigmento masicote y rojo de plomo CONDICIONES EXPERIMENTALES:1 acumulacin de 150 segundosX6 objetiva785 nmCerca de 10 mW en superficie

d) Espectro Raman de una rea roja y espectro de referencia de vermilln CONDICIONES EXPERIMENTALES:1 acumulacin de 150 segundosX6 objectiva785 nm Cerca de 5 mW en superficie(Pb3O4)(PbO)(HgS)

Resultados:

Rojo de plomo es un pigmento anaranjado y el masicote es de tonalidad amarillenta. No es conclusivo si el masicote fue intencionalmente aadido en la pintura o si tendr sido un sub-produto de la propria sintesis del rojo de plomo

Otros pigmentos identificados fueran: calcita (CaCO3), negro carbn(C), blanco de plomo (2PbCO32 H2O), azurite (2CuCO3Cu(OH)2) y anastase (TiO2)

Fue imposibe obtener espectro de suficiente calidad para identificar los areas a verde del objeto. Esto debido a las condiciones del laboratorio de CR que no tenia exclusion lumnica total y por la utilizacion del laser de 785nm que no era lo mas adecuado (mucha absorcin)

VIRGINAL - NATIONAL MUSEUM OF SCOTLAND - EDINBURGHObjetivo: Comparar las policromas y percibir si la cubierta seria contempornea o posterior al instrumentoInconvenientes: condiciones poco idneas _ luz ambiente y las limitaciones espaciales + pblico

Resultados:

Blanco de plomo (2PbCO3Pb(OH)2) es omnipresente. Aparentemente este fue utilizado para intensificar el brillo de la policromia.

Las areas a rojo se encontr vermillin (HgS)

Las areas amarillas el pigmento Oropimiente (As2S3).

Negro de carbon (C)

Las areas a azul o verde no se obtubo espectros legibles conclusivos. Estos pigmentos absorben el rojo (longitude de onde 785 nm) de la luz del laser. Adems del ruido causado por las radiaciones de la luz de la galleria y de la fluorescencia del barniz del objecto

El autor pondera ser el pigmento azul azurite (2CuCO3Cu(OH)2) muy utilizado en Renacimiento pero esto pigmento difracciona poco usando un laser de 785 nm y luego la radiacin de ruido interfere facilmente en el espectro

Los pigmentos en la cubierta estn en acuerdo con los pigmentos en la caja de resonancia se puede concluir que tern sido pintados en el mismo periodo, aunque diferentes tcnicas se recomienden para corroborar estos resultados

Conclusiones:

Todos estos ejemplos ilustran que el aparato mvil de espectroscopa Raman de tcnica no-destructiva, es capaz de cubrir un amplio campo de cuestiones en la investigacin sobre objetos artsticos e histricos, en una gama de diferentes condiciones experimentales, encontradas en un contexto del Museo.

Siendo el aparato mvil varias instituciones pueden compartir un mismo aparato

Usar diferentes tcnicas complementa los resultados analtico

Sus limitaciones principales son:

Las condiciones lumnicas que emiten radiaciones en el espacio que interfieren en el espectroLa imposibilidad de cambiar de laser de diferentes longitudes de onda de manera a contornar el problema de absorcin y pobre difraccin El coste de las varias partes del aparato:

PARTES APARATOCOSTEEspectrometro con detector + cooler5000Laser con fibra ptica 785nm4200Sonda4000Gafas179TOTAL13379

Bibliografia:

VANDENABEELE, P., TATE, J. y MOENS, L. Non-destructive analysis of museum objects by fibre-optic Raman spectroscopy. En: Anal Bioanal Chem (2007) 387:813819 [En linea]. www.pubfacts.com. (Disponible en: http://www.pubfacts.com/detail/16953310/Non-destructive-analysis-of-museum-objects-by-fibre-optic-Raman-spectroscopy.) [Consulta: 30 Noviembre 2014]

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1802725/#CR4 [Consulta: 30 Noviembre 2014]

http://www.stellarnet.us/PopularConfigurations_ramansystems.htm CR4 [Consulta: 30 Noviembre 2014]

http://www.princetoninstruments.com/products/spec/default_bth.aspx [Consulta: 30 Noviembre 2014]

http://www.silmeco.com/products/sers-substrate-serstrate [Consulta: 30 Noviembre 2014]

http://www.quiminet.com/productos/dioxido-de-titanio-anastase-ins-171-35806327206/articulos.htm[Consulta: 30 Noviembre 2014]

http://www.glasgowlife.org.uk/museums/burrell-collection/Pages/default.aspx [Consulta: 30 Noviembre 2014]

http://www.nms.ac.uk/national-museum-of-scotland/ [Consulta: 30 Noviembre 2014]

GRACIAS

POR

VUESTRA

ATENCINAna Raquel Vilela