Η εφαρμογή των φασματοσκοπικών και μη καταστρεπτικών μεθόδων στο χαρακτηρισμό, τον έλεγχο της φθοράς και τη συντήρηση-αποκατάσταση ιστορικών έργων

Abstract

The object of the present work is the application of Spectroscopic and Non Destructive Testing & Evaluation Techniques (NDT&E) for the materials characterization, the decay inspection and the conservation-restoration of historic artefacts. For this purpose the following historic artefacts were studied: i) the Medieval tomb statue of Philippe Dagobert (13th Century AC), Prince of France, with traces of polychromy, exhibited in the Saint Denis Cathedral in Paris, ii) the Byzantine wallpaintings of two Churches (14th Century AC) located in the area of Rethymno in Crete, iii) a group of highly decorated coloured glass objects originated from the Aegean region and dated in a period between the 5th and 4th century BC, iv) copper based objects dated at the Early (2700- 2300 BC) and Late (1500-1050 BC) Bronze Age from Greece. The glass and copper based artefacts belong to the National Archaeological Museum of Athens. The Spectroscopic and Non Destructive Techniques that were used are the following: Environmental Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive X Ray Analysis (ESEM-EDX), Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR), micro-Raman Spectroscopy, in-situ VIS-ΝearIR Fiber Optics Diffuse Reflectance Spectroscopy (FODRS), Fiber Optics Microscopy (FOM). The above techniques were selected and applied, either in combination or individually, accordingly to the under investigation artefact. The results obtained from the investigation of the different historic artefacts types, by means of appropriately selected Spectroscopic and Non Destructive methods showed that: VIS-NearIR FODRS can be considered as an appropriate non destructive technique for the identification and reproduction of the pigments saved in polychrome sculpture museum artefacts and historic wallpaintings, where no sampling is allowed, contributing significantly to their conservation–restoration. FOM and ESEM–EDX could be used as appropriate non destructive methods for the characterization and the approach of the manufacturing technique of ancient glass objects from which any sampling is forbidden. VIS-NearIR FODRS could be regarded as an appropriate non destructive tool for the approach of the identification of the bulk alloy composition of ancient copper based objects, from which no sampling is allowed, through the spectral measurement of their surface corrosion products colour, contributing significantly to their conservation-restoration.

Το αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής είναι η εφαρμογή των Φασματοσκοπικών και Μη Καταστρεπτικών Μεθόδων στο χαρακτηρισμό, τον έλεγχο της φθοράς και τη συντήρηση- αποκατάσταση ιστορικών έργων. Για το σκοπό αυτό μελετήθηκαν οι ακόλουθες περιπτώσεις ιστορικών έργων: i) το Μεσαιωνικό ταφικό μνημείο, με σωζόμενα ίχνη πολυχρωμίας, του Πρίγκιπα της Γαλλίας Philippe Dagobert (13ος αιώνας μ.Χ.) που εκτίθεται στον Καθεδρικό Ναό του Αγίου Διονυσίου στο Παρίσι, ii) οι Βυζαντινοί τοιχογραφικοί διάκοσμοι (14ος αιώνας μ.Χ.) δύο Ναών από το Ρέθυμνο Κρήτης, iii) διακοσμημένα και πολύχρωμα γυάλινα αντικείμενα Αιγιακής προέλευσης του 5ου-4ου αιώνα π.Χ., iv) χάλκινα αντικείμενα της Πρώιμης (2700-2300 π.Χ.) και Ύστερης (1500–1050 π.Χ.) του Χαλκού από τον Ελλαδικό χώρο. Τα γυάλινα και χάλκινα ευρήματα φυλάσσονται στο Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο Αθηνών. Χρησιμοποιήθηκαν οι εξής Φασματοσκοπικές και Μη Καταστρεπτικές μέθοδοι: Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης με Φασματοφωτόμετρο Ενεργειακής Διασποράς Ακτίνων Χ (ΕSEM-EDX), Φασματοσκοπία Υπερύθρου Μετασχηματισμού Fourier με Αποσβένουσα Ολική Ανάκλαση (ATR-FTIR), Φασματοσκοπία micro-Raman, in-situ Φασματοσκοπία Διάχυτης Ανάκλασης (VIS-ΝearIR) με Οπτική Ίνα (FODRS), Μικροσκοπία Οπτικών Ινών (FOM). Οι παραπάνω τεχνικές επελέγησαν και εφαρμόστηκαν είτε συνδυαστικά είτε μεμονωμένα ανάλογα με την υπό εξέταση περίπτωση. Τα πειραματικά αποτελέσματα που προέκυψαν από τη διερεύνηση, στα διαφορετικά είδη ιστορικών έργων, με την εφαρμογή κατάλληλα επιλεγμένων Φασματοσκοπικών και Μη Καταστρεπτικών Μεθόδων έδειξαν ότι: Η VIS-NearIR FODRS αποτελεί μία κατάλληλη μη καταστρεπτική τεχνική για την ταυτοποίηση και αναπαραγωγή των πιγμέντων που σώζονται σε γλυπτά μουσειακά εκθέματα από διαφορετικά υλικά και ιστορικές τοιχογραφίες, στα οποία είναι απαγορευμένη η δειγματοληψία, και μπορεί να συμβάλλει τα μέγιστα στη συντήρηση και αποκατάσταση αυτών. Οι FOM και ESEM-EDX αποτελούν κατάλληλες μη καταστρεπτικές τεχνικές για το χαρακτηρισμό και την προσέγγιση της τεχνικής κατασκευής αρχαίων γυάλινων αντικειμένων, στα οποία η δειγματοληψία ή οποιαδήποτε επεξεργασία της επιφάνειάς τους είναι απαγορευτική. Η VIS-NearIR FODRS αποτελεί μία κατάλληλη μη καταστρεπτική τεχνική για την προσέγγιση του προσδιορισμού της σύστασης του κύριου όγκου των κραμάτων αρχαίων χάλκινων αντικειμένων, από τον οποίο είναι απαγορευτικό να ληφθεί δείγμα, διαμέσου της φασματικής μέτρησης του χρώματος των επιφανειακών προϊόντων διάβρωσης, συμβάλλοντας στη συντήρηση-αποκατάσταση αυτών.