FISICA DELL’AMBIENTE E DEI BENI CULTURALI
Il corso è articolato in due moduli: “Fisica applicata alla conoscenza e
diagnostica dei Beni Culturali” (6 CFU), affidato alla Dott.ssa Morigi Maria
Pia, e “Fisica dell'ambiente” (3 CFU), affidato alla Prof.ssa Cristina Sabbioni.
Contenuti del I modulo:
• Classificazione delle principali tecniche diagnostiche di tipo fisico, utilizzate
nel campo dei Beni Culturali.
• Acquisizione di immagini digitali: cenni teorici e prove pratiche di acquisizione
con camera CCD. Tecniche di elaborazione delle immagini digitali: operazioni
puntuali, locali, geometriche. Applicazioni di filtri nel dominio delle frequenze.
• Tecniche di documentazione e di indagine nel visibile: documentazione
fotografica in bianco e nero e a colori, fotografia in luce radente. Tecniche
ottiche per il rilievo 3D: fotogrammetria, scanner laser a tempo di volo,
profilometria.
• Tecniche di imaging multispettrale: fluorescenza UV
e UV riflesso,
riflettografia IR, infrarosso in bianco e nero e in falsi colori.
• Tecniche termografiche per la diagnostica dell'edilizia storica.
• La radiografia e la tomografia con raggi X e neutroni: principi fisici alla base
di entrambe le tecniche e applicazioni nel campo dei Beni Culturali.
• La fluorescenza indotta da raggi X (XRF): esempi di applicazioni.
• Indagini mediante le tecniche PIXE e PIGE.
FISICA DELL’AMBIENTE E DEI BENI CULTURALI
Al termine del corso lo studente acquisisce conoscenze specifiche
sulle principali problematiche inerenti gli effetti dei cambiamenti
climatici sul patrimonio culturale e gestione degli ambienti confinati in
relazione a differenti situazioni microclimatiche. Lo studente ha,
inoltre, competenze nella diagnostica con radiazioni ionizzanti (raggi X
e gamma), radiazioni non ionizzanti (IR e UV) e neutroni, nonché
nell'interpretazione dei dati al fine della conoscenza del bene
culturale. In particolare, lo studente è in grado: a) di utilizzare le
metodologie fisiche di diagnosi microclimatiche per la protezione dei
beni culturali sia in ambienti interni che esterni; b) di utilizzare le
metodologie fisiche di identificazione delle aree di rischio, su scala
locale, regionale, nazionale; c) pianificare progetti di diagnosi
finalizzati alla conoscenza delle modalità di esecuzione delle opere
d'arte e del loro stato di conservazione; d) utilizzare le
apparecchiature per l'acquisizione di immagini digitali (sistemi per
radiografia e tomografia con raggi X, telecamere digitali per
radiazione IR e UV); e) utilizzare gli strumenti informatici per
l'elaborazione dei dati sperimentali.
FISICA DELL’AMBIENTE E DEI BENI CULTURALI
Testi consigliati (I modulo):
“Elementi di archeometria – Metodi fisici per i Beni Culturali”, a
cura di A. Castellano, M. Martini, E. Sibilia, ed. Egea, Milano 2002.
“Metodi di documentazione e indagini non invasive sui dipinti”, A.
Aldrovandi, M. Picollo, ed. Il Prato, Padova 1999.
"Radiation in Art and Archaeometry", D.C. Creagh and D.A. Bradley
Editors, Elsevier Science B.V., 2000.
"X-ray and Neutron Digital Radiography and Computed Tomography
for Cultural Heritage", F. Casali, in "Physical Techniques in the
Study of Art, Archaeology and Cultural Heritage", D.C. Creagh and
D.A. Bradley Editors, Elsevier 2006.
Orario di ricevimento:
martedì dalle 16.30 alle 18.30, presso Palazzo S. Croce, via
Guaccimanni, Ravenna. Si riceve anche su appuntamento (e-mail:
[email protected]).
Introduzione alla
Diagnostica
• Cos’è la diagnostica
• Cosa significa misurare
• L’incertezza della misura
Scienza e Beni Culturali
L’evoluzione del concetto di conservazione e restauro, attraverso
il contributo della scienza, ha suscitato una consapevolezza
maggiore della difficoltà dell’intervento di restauro, che si
sintetizza nell’affermazione unanime dell’importanza del
progetto di diagnostica.
Diviene indispensabile impostare, prima del vero e proprio
progetto di restauro, un dettagliato studio preliminare inteso a
definire:
la fisicità del bene culturale,
la sua patologia, ovvero il suo degrado,
l’interazione manufatto-ambiente.
Il complesso di esami scientifici finalizzato a rispondere allo
specifico problema conservativo è definito “Diagnostica”.
Scienza e Beni Culturali
Ogni manufatto, segnatamente di interesse artistico ma non solo,
contiene in se’ la storia del manufatto stesso, ivi compresa
informazioni sulla sua produzione, sul suo uso e sul suo stato di
conservazione.
Compito degli storici dell’arte, degli archeologi, dei restauratori e di
quant’altri coinvolti nel campo dello studio e della salvaguardia dei
Beni Culturali, è quello di mettere in evidenza tutta la sua storia, ove
possibile, rispondendo ai quesiti:
Dove?
Quando?
Da chi?
un manufatto è stato prodotto.
Con che cosa?
In che modo?
Scienza e Beni Culturali
La "Diagnostica" deve includere all'occorrenza i seguenti aspetti:
1. ricerca
storico-archivistica
comprendente
la
successione
cronologica sia delle fasi costruttive sia degli interventi successivi;
2. rilevamento e restituzione grafica del manufatto;
3. accertamento del quadro strutturale e delle possibili cause di
dissesto statico (in atto o latenti);
4. caratterizzazione dell’ambiente dal punto di vista dell’inquinamento
atmosferico, del microclima, e della componente aerobiologica;
5. esame del comportamento termoigrometrico del manufatto;
6. conoscenza dei materiali sia strutturali sia di finitura, sia originali
sia di restauro, incluso quanto concerne la loro lavorazione e messa
in opera;
7. identificazione delle cause e dei meccanismi di degrado;
8. indagini preliminari per la scelta e messa a punto delle metodologie
di intervento e dei materiali da utilizzare nell'intervento.
Come ottenere le informazioni?
Manufatto
Rivelatore
Sorgente
Informazioni!
Fisica per i Beni Culturali
• Utilizzo delle moderne tecnologie fisiche e
chimiche:
Autenticita’
Tecniche di Datazione
Analisi di provenienza e collocazione storico artistica
Valutazione dello stato di conservazione
Scelta della tecnica più appropriata per il restauro
Cosa significa misurare?
• In fisica e ingegneria, una misurazione è l'attività di mettere a
confronto quantità fisiche con fenomeni ed oggetti del
mondo reale.
• Misurare una grandezza, vuol dire trovare il rapporto fra
questa ed un'altra omogenea ad essa, assunta come termine
di confronto (cioè come unità di misura). Per effettuare una
misurazione è necessario disporre di due elementi
fondamentali:
- uno strumento di misura;
- una metodologia adatta al compito, che utilizzi al meglio i
mezzi a disposizione e che soddisfi le richieste.
1,2 m
Informazione!
Oggetto
Strumento
Misurazione
Misura
Lo strumento di misura
• Lo Strumento di misura è un apparato che mette a confronto la grandezza da
misurare con l'unità di misura; esso è composto da:
– un rivelatore, ovvero un oggetto sensibile alla grandezza da misurare;
– un trasduttore, ovvero un dispositivo che traduce le variazioni della
grandezza caratteristica del rivelatore in quelle di un’altra grandezza più
facilmente accessibile allo sperimentatore;
– un dispositivo per presentare il risultato.
Esempio:
il termometro a mercurio
Trasduttore:
Tubo capillare a sezione
costante che traduce le
variazioni di volume in
variazioni della
lunghezza della colonna
di liquido
visualizzatore:
la scala graduata
Rivelatore (elemento
sensibile alla
temperatura) :
mercurio
La misura non è mai esatta
• Il valore “vero” di una grandezza è una entità che non è
possibile conoscere.
• Sensibilità
e
risoluzione:
la
risoluzione
di
uno
strumento
rappresenta la minima variazione della grandezza da misurare che provoca
uno spostamento “avvertibile” nell’indice dello strumento. Essa rappresenta
il valore dell'ultima cifra significativa ottenibile.
• Precisione: è legata alla riproducibilità del risultato e non può
essere mai infinita.
• Accuratezza: L'accuratezza esprime invece l'assenza di errori
sistematici nella misura: una misura è tanto più accurata quanto più
la media delle misure si approssima al valore vero della grandezza.
La misura non è mai esatta
Precisione e accuratezza: tiro al bersaglio
non preciso e non accurato
accurato, ma non preciso
preciso, ma non accurato
preciso ed accurato
Misura di una grandezza fisica
L'unità di misura
Spazio
Massa
Le unità di misura sono uno standard per la misurazione di quantità fisiche.
Le unità di misura sono codificate e unificate del Sistema Internazionale di unità di
misura (SI), gestito dall'Ufficio Internazionale dei Pesi e Misure.
Caratteristiche di una Tecnica Diagnostica
Una tecnica diagnostica è una metodologia che ci permette di
misurare e quindi raccogliere informazioni sull'oggetto esaminato.
Possiamo apprezzare la bontà di una tecnica diagnostica
analizzandone le seguenti proprietà:
•Non distruttivita’
•Non invasivita’
•Adattabilita’ a varie forme e materiali
•Accuratezza quantitativa
•Rapidita’ di esecuzione delle misure
•Limite di rivelazione piccolo
•Costo
•Portabilità
Archeometria
ARCHEOMETRIA: Il termine “archeometria", dal greco archê (origine) e
metron (misura), si riferisce all’applicazione dei metodi delle scienze
sperimentali allo studio degli oggetti antichi
L’Archeometria ovvero l’Archeologia che parla il linguaggio delle scienze.
• La definizione del termine Archeometria nasce con
l'omonima e ormai celebre rivista Archaeometry,
la quale inizia la sua pubblicazione nella primavera
del 1958 come bollettino interno delle ricerche
del 'Research Laboratory for Archaeology and the
History of Art' di Oxford.
• I beni culturali si avvalgono sempre di più di
metodi e tecniche presi a prestito da numerose
altre discipline scientifiche quali la chimica, la
fisica, la statistica, la biologia, l'antropologia, la
botanica, la zoologia, la patologia medica, le
scienze della terra.
• L'applicazione in anni recenti di tali discipline ha
portato ad una sorta di rivoluzione nei metodi e
tecniche tradizionali nel settore dei beni culturali.
Tecniche di Diagnostica Fisica
applicate ai Beni Culturali
 Metodi di datazione
 Termografia
 Imaging multispettrale
 La Fluorescenza UV
 Tecniche di rilievo 3D
 La Fluorescenza in dispersione di Energia (XRF)
 Indagini mediante le tecniche PIXE e PIGE
 La Radiografia
 La Tomografia 3D
 Le indagini con ultrasuoni