P.A. Mandò
Fisica Nucleare
e Beni Culturali
III
Villa Gualino, febbraio 2002
Misure con PIXE-esterno sui
manoscritti
• rigature
• tempere nelle miniature
• inchiostri
• carta, pergamena, papiro
Analisi di miniature
Misure con PIXE-esterno sui
manoscritti - tempere nelle miniature
• analisi di centinaia di miniature in
manoscritti dell’Italia centrale dal XII al
XV secolo
• dimostrata un’evoluzione col tempo
nell’impiego dei pigmenti per i vari colori
• contributo alla soluzione di specifici
problemi di attribuzione
Miniatura inizio XII secolo
Miniatura inizio XII secolo
Miniatura fine XII secolo
Miniatura
da una
Bibbia del
XIII secolo
Frontespizio
Pl.16,22
(XV secolo)
Misure con PIXE-esterno sui
manoscritti - tempere blu
1000
Si
Lapislazzuli
Conteggi
800
600
Al
400
S
200
Ca
Na
K
0
4000
Cu
3000
2000
1000
Cu
Si
Cu
Ca
Energia (eV)
10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
Conteggi
Azzurrite
Misure con PIXE-esterno sui
manoscritti - tempere blu
•
•
•
uso esteso del lapislazzulo fin dal secolo XII
probabilmente il carattere “sacro” del contenuto dei
testi implicava l’uso di un materiale prezioso,
indipendentemente dal valore artistico della
decorazione
il carattere quantitativo delle misure consente una
differenziazione fra i differenti tipi di lapislazzulo
Misure con PIXE-esterno sui
manoscritti - tempere verdi
•
si è trovato che venivano usati diversi pigmenti
o miscele
•
è possibile discriminare malachiti di origine
diversa sulla base del contenuto di impurezze
•
uso sorprendente del lapislazzulo in miscele
blu-giallo per ottenere il verde
Misure con PIXE-esterno sui
manoscritti - tempere verdi
Misure con PIXE-esterno sui
manoscritti - tempere verdi
Misure con PIXE-esterno sui
manoscritti - tempere gialle
• gialli organici usati nei periodi più antichi
• evoluzione a orpimento e giallo di piombo e
stagno (“giallolino”)
• le due varietà di
giallolino rendono possibile
una discriminazione cronologica
Misure con PIXE-esterno sui
manoscritti - tempere gialle
Misure con PIXE-esterno sui
manoscritti - tempere gialle
PIXE differenziale
• PIXE “tradizionale” non dà informazioni sulla
distribuzione in profondità degli elementi
• un possibile rimedio è quello di misurare sullo stesso
punto a energie di fascio differenti
• il diverso range delle particelle e il diverso
andamento delle sezioni d’urto di produzione X per i
differenti elementi, in funzione dell’energia del
fascio, permettono in effetti una informazione
almeno qualitativa sulla distribuzione stratigrafica
degli elementi
Come ottenere diverse energie
• agire sui parametri dell’acceleratore
operazioni lunghe e relativamente complesse
problema di riposizionamento
• lavorare all’energia massima, e utilizzare
“degradatori” di energia di diverso spessore
scelta del materiale per i degradatori
non monocromaticità del fascio
allargamento della sezione del fascio
Degradazione in energia del fascio
Spettri PIXE ad energie diverse
Si
Counts
1200
No degrader
Al
900
S
600
Ca
Na
300
K
0
1200 0
1
2
3
75 m4m Upilex 5
Counts
E (keV)
900
600
300
0
0
1
2
3
E (keV)
4
5
Misura della composizione
degli inchiostri - Obbiettivi
• confronto della composizione con ricette
antiche
scarsa documentazione storica
terminologia ambigua e qualitativa
• indagine sugli effetti del restauro delle carte
• discriminazione fra inchiostri diversi per
attribuzioni o datazioni indirette
Inchiostri antichi
• inchiostri di nerofumo (non analizzabili
con PIXE)
• inchiostri metallo-gallici
miscele di vetrioli (solfati di ferro e altri
metalli, che spesso ne contengono diversi
in quantità rivelabili) con tannini (essenze
vegetali estratte dalle noci di galla)
PIXE con fascio esterno per
l’analisi degli inchiostri
•
•
•
•
caratterizzazione quantitativa dei metallo-gallici
la traccia d’inchiostro è abbastanza larga  non c’è
bisogno di microfasci  set-up semplice
alta sensibilità  correnti molto basse (< 100 pA)
 nessun rischio di danno
analisi molto veloce  “campionamento” esteso
 non esistono tecniche competitive (non distruttive)
Caratterizzazione PIXE
degli inchiostri
• i parametri caratterizzanti più utili sono i
rapporti fra le quantità dei diversi metalli
• le quantità relative di Fe, Ni, Cu, Zn, Pb
possono variare di molto fra inchiostro e
inchiostro
• i rapporti fra questi metalli - dedotti dalle
intensità dei corrispondenti raggi X - sono poco
influenzati da effetti di matrice
1400
1200
Conteggi
1000
Esempi di spettri X di inchiostri
differenti
Fe
Ms.Gal.72 f.128
800
600
Pb
400
200
0
4000
2500
Pb
Fe
5000
6000
7000
8000
Fe
Conteggi
Pb
9000
10000
11000
12000
13000
14000
13000
14000
13000
14000
Ms.Gal.26 f.29v
2000
1500
1000
Fe
500
3000
0
4000
5000
6000
Zn
Cu
Mn
7000
Zn
8000
Fe
Pb
9000
Pb
10000
11000
12000
Ms.Gal.14 f.27r
2500
Conteggi
Zn
Cu
Mn
2000
1500
1000
Fe
500
0
4000
Mn
5000
6000
Cu
7000
8000
Zn
Zn
9000
Pb
10000
Energia (eV)
Pb
11000
12000