Мы используем файлы cookie для правильного функционирования сайта. Работая с нашим сайтом, вы даете свое согласие на использование нами cookie-файлов
Я согласен
Бесплатный звонок: 8 800 2000 567
en
Бесплатный звонок: 8 800 2000 567

ZEISS Shuttle&Find: быстрый структурный и композиционный анализ образцов поперечных срезов масляной картины XVIII в.

Анализ поперечных срезов необходим для получения информации о структуре и композиционном контрасте слоев для многих объектов исскуства, но особенно — для картин. Неразрушающие методы анализа, такие как инфракрасная микроспектроскопия, Рамановская микроспектроскопия, спектроскопия оптического отражения и рентгеновская флуоресцентная спектроскопия эффективны для характеристики материалов художников, но они обычно обеспечивают либо только приповерхностную информацию, либо смешанную атомарную информацию всех слоев.

Сбор микрочастиц образцов и подготовка поперечных срезов — самый удобный и простой способ идентифицировать и охарактеризовать слоистую структуру картины. Корреляционная световая и электронная микроскопия удобна для анализа образцов поперечных срезов, поскольку сочетает оптические свойства световой микроскопии с детальным структурным и химическим анализом сканирующего электронного микроскопа с энергодисперсионным спектрометром (ЭДС). Световой микроскоп показывает оптический вид слоистых структур в образцах, тогда как СЭМ-ЭДС предоставляет информацию о морфологии и составе пигментных частиц при высоком пространственном разрешении в разных слоях.

На изображении представлен анализ поперечного среза картины маслом на холсте. Картина «Мадонна. Явление святого Филиппа Нери» была создана итальянским художником Себастьяно Конка (1680-1764) в 1740 году. Ранее она была сильно восстановлена, и многочисленные потери и заливки могут быть четко видны как бесцветные белые пятна в рентгенограмме.

01.jpg
Слева: Мадонна. Явление святого Филиппа Нери, 1740, Себастьяно Конка, масло на холсте. Художественный музей Индианаполиса
Справа: Соответствующая рентгенограмма. Стрелки указывают места отбора проб.

Рентгенограмма также показывает, что в течение предыдущей реставрации был нанесен толстый непроницаемый белый заполняющий материал, вероятно, свинцовый белый пигмент (2PbCO3.Pb (OH)2), по всей видимости, для покрытия потерь и повреждений.

Консерватору, которому было поручено подготовить картину для предстоящей выставки, было задано два вопроса, после которых было разрешено проведение поперечных срезов: есть ли оригинальные слои краски под белым заливом свинца, и если да, то на исходном уровне отображается то же изображение, что и на текущем восстановленном слое?

Чтобы ответить на эти вопросы, были изъяты пять микропроб из нижней части картины, и их подготовили в виде поперечных срезов, смонтированных на основе эпоксидной смолы.

Пробоподготовка и визуализация

Пять образцов (от 100 до 200 мкм) были изъяты из нижней части картины на участках с дефектами или трещинами (обозначены стрелками на рисунке 1). Все образцы были смонтированы и зафиксированы в эпоксидную смолу, после чего был отполирован вручную на тканевом диске Micro-Mesh™ до тонкости 12,000. Образцы поперечных срезов были зафиксированы на специальном корреляционном держателе для корреляционной микроскопии ZEISS. Этот держатель применяется для быстрой передачи образцов между СМ и СЭМ. Держатель имеет три L-образных регистрационных маркера, определяющих систему координат, которая может быть быстро выставлена и полуавтоматически откалибрована в программном модуле ZEISS Shuttle&Find.

Исследование образцов на световом микроскопе проводили на моторизованном Axio Imager в отраженном свете с использованием 20-х объектива в режиме темного поля. Микроскоп был оснащен цифровой камерой ZEISS Axiocam для регистрации изображений. Изображения темного поля были получены в режиме отраженного света. Изображения автофлуоресценции (λ > 488 нм) были получены путем УФ-возбуждения из галогенной лампы серии X-Cite 120 Q.

После образцы вместе с держателем были перенесены на сканирующий электронный микроскоп ZEISS EVO с переменным давлением. Для зафиксированных в смолу образцов при использовании режима с переменным давлением (70 Па воздуха или водяного пара) не требуется токопроводящее покрытие образца. Сканирующий электронный микроскоп оснащен детекторами вторичных электронов (SE), электронов обратного рассеяния (BSE), вторичных электронов переменного давления (VPSE) и ЭДС (Bruker). После калибровки держателя образца в электронном микроскопе, области интереса на изображениях светового микроскопа могут быть найдены в течение нескольких секунд, путем нажатия на сохраненные точки в импортированных изображениях светового микроскопа. Соответствующие изображения на электронном микроскопе были получены при ускоряющем напряжении 15 кВ с использованием детектора BSE. Также выполнялось полное ЭДС-картирование с выбранных участков.

Результаты

Аналогичные слоистые структуры были найдены на всех образцах поперечных срезов под световым микроскопом. Важно отметить, что слой восстановительной краски был виден в оптическом микроскопе таким же цветом, как и соответствующий слой (слои) краски во всех образцах, что подтверждает, что реставратор тщательно имитировал цвет оригинальной краски в этих областях.

На рисунке показано BSE изображение и EDS карта элементов на образце S5. Яркие области изображения BSE (рис.а) соответствуют карте свинца (рис.b), показывающие, что белый свинец присутствует не только в толстом свинцовом бетонном слое, но также смешивается в разной степени с остальными слоями.

Железо сконцентрировано как в восстановительных, так и в оригинальных слоях краски, а также в исходном грунтовом слое (рис.b). Учитывая разные цвета, желтая охра (в основном гетит, FeO(OH)), вероятно, использовалась в восстановленных и оригинальных слоях краски, в то время как красный цвет охры (в основном гематит, Fe2O3) отвечает за красный цвет слоя грунта. ЭДС картирование (рис.d) также отображает распределение Ca, Si, Al, K, Na, и Mg в грунтовом слое, что указывает на обычную глинистую и силикатную смесь красной охры, а также мела и/или гипса — типичные для окраски грунтовых слоев.

0-02.jpg
СЭМ-изображения среза образца S5. a) BSE изображение, ЭДС картирование b) свинца, c) железа, и d) элементы типичные для мела или гипса и глины (Ca, Al, Si, K, Na, Mg).

ZEISS Shuttle&Find позволяет точно переносить области интереса между световым микроскопом и сканирующим электронным микроскопом для быстрой и удобной корреляционной микроскопии. На рисунке показано пошаговое совмещение темнопольного изображения с режимом BSE в одной и той же области интереса на образце S5.

03.jpg
Корреляция выбранного участка среза образца S5 в (a) темном поле, (b) BSE, и © 50:50 смесь темного поля и BSE. Стрелки указывают на полупрозрачные частицы (темное поле), содержащие свинец (BSE).

Программное обеспечение позволяет добавлять аддитивное смешение двух изображений в одно изображение для легкого сравнения, а также видео, показывающие постепенный переход от изображения со сканирующего электронного микроскопа к оптическому изображению.

Тщательное сравнение двух изображений показывает, что некоторые яркие пятна с изображения BSE кажутся полупрозрачными в изображении темного поля (отмечены стрелками на рисунке). ЭДС картирование показало, что основная составляющая ярких пятен — это свинец. Вся объединенная информация свидетельствует о том, что полупрозрачные частицы могут быть результатом начального образования свинцового мыла в исходных слоях краски. Реакции омыления в картинах могут привести к проблемам стабильности, и, зная это заранее, можно повлиять на реставрацию и обработку картины в будущем.

Интерфейс ZEISS Shuttle&Find для корреляционной микроскопии делает анализ образцов поперечных срезов быстрым, надежным и точным. Изображения показали наличие оригинальных слоев краски, покрытых ранее тяжелой реставрацией, и оригинальная картина, вероятно, только напоминает восстановленное изображение. В настоящее время принимаются все усилия по сохранению неповрежденных областей оригинальной живописи. Точное наложение изображений световой и сканирующей электронной микроскопии показало ранние стадии формирования свинцового мыла, что может быть потенциальной проблемой сохранения этой картины.

x