RADIOGRAFIA
con RAGGI X
SPETTRO DEI RAGGI X
min
hc

eV
Interazione raggi X-materia
- Effetto fotoelettrico
L’interazione
avviene con un
elettrone
fortemente
legato.
Ee- = hn- Eb
Interazione raggi X-materia
- Effetto Compton o scattering incoerente
L’interazione avviene
con un elettrone di
un’orbita esterna
dell’atomo.
h
1 cos  
 
mc
Interazione raggi X-materia
- Produzione di coppie
Dipendenza dal numero
atomico
Z4 (fotoelettrico)
probabilità interazione 
Z (Compton)
Z2 (produzione di coppie)
ASSORBIMENTO RAGGI X NELLA MATERIA
I0
I
I = I0e-ms
ASSORBIMENTO RAGGI X NELLA MATERIA
I/I0
s
ASSORBIMENTO RAGGI X NELLA MATERIA
Il coefficiente di assorbimento lineare m dipende da:
• Il numero atomico del materiale
• La densità del materiale
• L’energia del fascio di raggi X
ASSORBIMENTO RAGGI X NELLA MATERIA
ASSORBIMENTO RAGGI X NELLA MATERIA
100 keV
60 keV
30 keV
ASSORBIMENTO RAGGI X NELLA MATERIA
m

(cm2/g)
Coefficiente di
attenuazione di
massa in funzione
dell’energia
fotonica per il
piombo, compresi i
coefficienti parziali.
LA RADIOGRAFIA
campione
Formazione dell’immagine radiografica
Il fascio di raggi X che incide sull’oggetto è
relativamente uniforme, mentre il fascio che
emerge dall’oggetto presenta variazioni locali di
intensità dovute alla struttura interna dell’oggetto.
La radiografia tradizionale
2
1
Rivelatore : lastra radiografica
1. Minor numero di Raggi X
zone chiare
2. Maggior numero di Raggi X
zone scure
La radiografia digitale
Rivelatore digitale
IMMAGINE in cui ogni punto (pixel) contiene un numero
proporzionale al segnale prodotto dai raggi X nel rivelatore
Radiografia digitale
Zone scure: basso segnale prodotto
Zone chiare: alto segnale prodotto
Confronto fra radiografia tradizionale e digitale
Macchie
Venature del legno
Chiodi
Elaborazione dell’immagine digitale
1. Immagine RAW
2. Maggiore
luminosità
3. Maggiore
contrasto
4. Piccoli
dettagli
facili da
individuare
CARATTERISTICHE
DELL’IMMAGINE RADIOGRAFICA

Risoluzione spaziale

Contrasto
Caratteristiche dell’immagine radiografica:
Risoluzione spaziale
La risoluzione spaziale è la minima distanza tra due
punti dell’oggetto che vediamo ancora distinti
nell’immagine.
Dipende da:



Dimensioni macchia focale
Dimensioni pixel rivelatore (o
grani pellicola)
Contrasto
Esempio: due linee
(loro distanza)
Caratteristiche dell’immagine radiografica:
Risoluzione spaziale: come si misura?
Massimo numero di
linee per millimetro
ancora distinguibili tra
loro [lp/mm]
5 lp/mm,
ovvero 5 coppie
di linee per mm
(100 mm)
MIRA OTTICA
Caratteristiche dell’immagine radiografica:
il contrasto
Differenza di segnale tra due punti dell’immagine.
Segnale I2
Raggi X
Segnale I1
I1  I 2
C
I1
• Contrasto oggetto (densità o numero atomico)
• Energia raggi X e quindi differenza di potenziale nel tubo
• Risposta rivelatore
Caratteristiche dell’immagine radiografica:
il contrasto, esempio
Radiografia a 42 kV
Radiografia a 21 kV
Caratteristiche dell’immagine radiografica:
il contrasto
• Come otteniamo il miglior
contrasto
nell’immagine
radiografica?
Avevamo detto...
µ: coefficiente di attenuazione
lineare
I = I0 e-µx
• Energia della radiazione
• Densità e numero atomico del materiale
Scelta dell’energia ottimale per la
misura
I = I0 e-µx
In genere conviene scegliere un valore
di µ per cui risulti:
µx = 2
Esempio
campione: vaso di ceramica di spessore pari a 4 cm
µ = circa 0.5 cm-1
(dalla tabella si
ricava che
l’energia ottimale
per l’indagine è
100 keV).
Schema di ripresa RX di un dipinto
pellicola radiografica
in busta (30 x 40 cm2)
tavolo
attrezzato
dipinto
fascio conico
raggi X (35°)
tubo radiogeno
d=80 cm
Mosaico di radiografie
Le pellicole radiografiche oggi disponibili sul mercato e
normalmente impiegate per questo tipo di lavoro hanno
dimensioni di 30 x 40 cm2.
Per ottenere immagini intere di opere aventi dimensioni
maggiori della grandezza della lastra si può realizzare una
sequenza di riprese radiografiche esponendo di volta in
volta ogni singola pellicola fino al totale ricoprimento
dell’oggetto.
Le singole radiografie vengono poi tagliate in modo da
eliminare i bordi di sovrapposizione, accostate e attaccate
(effetto mosaico) per avere un’immagine unica e
completa.
Limiti del metodo Mosaico
L’immagine radiografica,
ottenuta mediante
accostamento di lastre
esposte singolarmente mette
in risalto la difficoltà di
ottenere una buona
mosaicatura.
Mosaico di pellicole
In alternativa, è possibile accostare
tra loro una serie di pellicole di
formato 30x40 cm fino al totale
ricoprimento
dell’oggetto
da
radiografare.
Successivamente, esporre l’insieme
con un unico irraggiamento, avendo
cura di posizionare la sorgente di
raggi X ad una distanza tale da
consentire al fascio della radiazione
di coprire totalmente l’oggetto
analizzato.
Questo tipo di ripresa risulta una
scelta obbligata quando è richiesta
una immagine radiografica completa
e priva di distorsioni..
La radiografia è stata realizzata
ponendo la sorgente, centrata sul
dipinto, ad una distanza di circa 5 m
per 3 ore (33 kV e 5 mA)
Pala Manfredi - Chiesa di San Domenico - Siena
Pellicole di grandi dimensioni
Esistono anche pellicole di grandi dimensioni.
Queste pellicole sono disponibili in rullo con
larghezza di 127 cm e lunghezza fino a 30 metri.
La
pellicola
viene
tagliata
a
misura
secondo le necessità e
confezionata in buste di
materiale plastico nero,
opaco alla luce visibile e
di
radiopacità
trascurabile.
Radiopacità relative dei principali materiali
costitutivi di un dipinto
Bassa
Supporti in tela (lino,canapa)
Supporti in legno (fino a 2 cm circa)
Leganti (olio, uovo, colle, ecc..)
Coloranti organici e colori acrilici
Media
Supporti in legno (oltre 2 cm)
Carbonato di calcio (preparazioni e collanti)
Solfato di calcio (gesso per le preparazioni)
Pigmenti minerali leggeri
Alta
Molto alta
Ocre e terre (ossidi di ferro)
Bianco di Zinco [ZnO]
Pigmenti minerali aventi peso e numero atomico medio
Bianco di Piombo [2PbCO3 Pb(OH)2] Minio [Pb3O4]
Giallo di Piombo e Stagno [Pb2SnO4]
Cinabro [HgS]
Elementi metallici (chiodi, staffe,…)
Cosa si vede con la radiografia:
La radiografia di un quadro può fornire informazioni:
• sulla tecnica usata dal pittore (pigmenti impiegati,
procedimento delle stesure);
• sulla presenza di eventuali pentimenti;
• su eventuali stesure sottostanti;
• sullo stato di conservazione dei materiali costitutivi;
• sull’assemblaggio della struttura;
• sugli interventi di restauro precedenti;
• può anche aiutare a stabilire l'autenticità di un'opera.
Cosa si vede con la radiografia:
Se l'abbozzo di un quadro viene tracciato con pennellate di
biacca risulta perfettamente visibile nella radiografia,
mentre nel caso di quadri condotti con leggere velature
successive (come quelli di Leonardo), l'indagine radiografica è
poco contrastata e più difficilmente leggibile.
Se il pittore ha usato una tela od una tavola già dipinta o ha
coperto stesure precedenti (specialmente se queste erano
ottenute con spesse pennellate di biacca) le immagini sottostanti
risultano chiaramente visibili.
Infine, disponendo delle radiografie di un certo numero di quadri
dello stesso autore, è possibile identificare alcune
caratteristiche specifiche della sua tecnica difficilmente imitabili
da un falsario.
La Radiografia:
esempi ed applicazioni
per i dipinti
Principali specie legnose utilizzate come
supporto per i dipinti
Fotografia
Radiografia
Verrocchio, San Girolamo
Galleria Palatina - Firenze
Domenico Beccafumi, Madonna col Bambino
Pinacoteca Nazionale - Siena
Ignoto, sec. ?
Ritratto di Nobildonna
Museo del Bargello
Firenze
Radiografia
Rilievo RX-VIS
Anonimo del sec. XIX - Museo dell’OPD - Firenze
Olio su tela
Radiografia
La radiografia mostra la presenza di altri due dipinti sottostanti: la copia della Venere di Urbino
del Tiziano e un volto femminile visibile sul petto della Venere e ruotato di 90 gradi.
J. Sustermans
Ritratto di Prelato
Galleria Palatina - Firenze
Radiografia
Domenico del Ghirlandaio
Visitazione di Santa Elisabetta
Radiografia che
evidenzia
l’ampliamento della
tavola
Mario Sironi, Meriggio Galleria d’Arte Moderna - Firenze
M. Sironi, Meriggio - RX
Mattia e Gregorio Preti
Taverna
Radiografia
Particolare
radiografico
Mattia Preti
Museo civico di Taverna
Particolare
radiografico
della tela
Fra’ Bartolomeo
Deposizione
Galleria Palatina - Firenze
Radiografia
La tavola dopo la rimozione
della ridipintura e degli stucchi
TAVOLA A
Le tavolette
TAVOLA B
Raffiguranti due santi (Santo Apostolo e
Santo Apostolo con libro).
Datate tra il 1410 e il 1415.
Attribuite a Gentile da Fabriano (13851427).
Di piccole dimensioni appartenenti quasi
sicuramente ad un ampio complesso,
probabilmente un polittico.
Sono conservate presso la Pinacoteca
Nazionale di Bologna.
Due tavole raffiguranti due Santi
Apostoli delle stesse dimensioni delle
presenti sono conservate nella
Collezione Berenson presso Villa I Tatti,
Settignano (Firenze).
Sono già state attribuite a Gentile da
Fabriano.
23,4 x 8,2 (cm)
23,0 x 8,3 (cm)
Radiografia convenzionale
lastra
Tubo RX
tavoletta
Energia
40 kVp
Corrente
1,3 mA
Esposizione
15 s
Radiografia Digitale
tubo RX
collimatore
tavoletta
fibre ottiche
EBCCD
Asse verticale
Energia
40 kVp
Corrente
0,5 mA
Esposizione
0,1 s
Il Rivelatore Digitale
Radiografia
su lastra:
scansione a
800 dpi
TAVOLA A
Radiografia
digitale
Radiografia
su lastra:
scansione a
800 dpi
TAVOLA B
Radiografia
digitale
Particolare della radiografia su lastra
Particolare della radiografia digitale
Rapporto di dose tra le due radiografie circa 100:1
Particolare della radiografia su lastra
Particolare della radiografia digitale
Rapporto di dose tra le due radiografie circa 100:1
Analisi XRF
Parametri
•
•
•
•
Tensione tubo 24 kV
Anodo Mo
Corrente 300 μA
Tempo 100 s
Alcuni dei pigmenti presenti
•
•
•
•
bianco: “biacca” (PbCO3.Pb(OH2))
rosso: lacca rossa, cinabro (HgS)
blu: azzurrite (2CuCO3.Cu(OH)2)
blu: lapislazzuli
[3Na2O2·Al2O3·SiO2·Na2S]
Gentile da Fabriano
Apostolo con libro
5
7
cinabro e
biacca
cinabro
Punti di misura XRF
8
cinabro e
misto
1
oro a bolo (o guazzo)
2
10
9
lacca
lapislazzuli
3
12
11
4
14
13
6
cinabro
Gentile da Fabriano
Apostolo senza libro
14
terra
8
cinabro e
biacca
Punti di misura XRF
9
3
2
5
6
Lacca e
cinabro
13
12
10
oro a bolo
11
4
7
1
azzurrite
100
100
Gentile da Fabriano
80Apostolo con libro
80
cps
cps
8
5
Punto 10
60Punti di misura XRF
60
Pb
40
40
7
Pb
Ca
20
20
1
Pb
00
2
00
5000
5000
10000
10000
15000
15000
20000
20000
energia (eV)
punto 9 ACL
energia
(eV)
100
10
Pb
9
Punto 9
80
3
12
14
13
cps
11
4
Pb
60
40
20
Punti di
misura XRF
Ca
Au Au
Pb
10000
15000
0
6
0
5000
energia (eV)
20000
80
Gentile da Fabriano
Apostolo con libro
60
Ca
Punti di misura XRF
cps
8
5
Punto 14
40
7
20
Pb Pb
Pb
1
0
2
0
5000
10000
15000
20000
energia (eV)
10
80
Pb
9
3
60
12
14
cps
Pb
11
4
Punto 13
40
Ca
13
20
Punti di
misura XRF
Au
Pb
Au
0
6
0
5000
10000
15000
energia (eV)
20000
Un riscontro bibliografico
“ritagliare le figure con biacca e pennello”
da “Il libro dell’arte” di Cennino Cennini
capitolo CXL
Come dèi principalmente volgere le diademe, e granare in su l’oro e ritagliare i
contorni delle figure.
Quando hai così ritrovato le diademe e e’ i fregi, togli in uno vasellino un poca di
biacca ben tritata con un poca di colla temperata; e con un pennello picciolo di
vaio va’ coprendo e ritagliando le figure dal campo, sì come vedrai quelli
segnolini che grattasti colla aguciella, innanzi che mettessi di bolo.
Annunciazione: dipinto su tavola (XVIII
secolo)
Il Sorriso Misterioso Della Monna Lisa
Museo d'Arte e Scienza
ex Museo del Collezionista d'Arte
Fondazione Gottfried Matthaes - Milano
Nel 1950, quinto centenario della nascita di Leonardo, il Museo del Louvre,
proprietario di 7 dei suoi 15 dipinti, organizzò uno studio sulla sua particolare
tecnica di pittura. Il Museo milanese, esaminando questi dipinti, è giunto ad alcune
interessanti conclusioni.
La misteriosa
attrazione dei ritratti
di Leonardo dipende
dalle sue pennellate,
che sono invisibili.
Il Maestro usava
applicare i colori con
uno spessore quasi
impercettibile e
costruiva il dipinto
strato su strato per
ottenere in ogni
punto l'effetto voluto.
Infatti nella
radiografia
svaniscono i contorni
delle cose e dei
dettagli.
Il Sorriso Misterioso Della Monna Lisa
Museo d'Arte e Scienza
ex Museo del Collezionista d'Arte
Fondazione Gottfried Matthaes - Milano
Una chiara dimostrazione è
offerta dalla
macrofotografia delle
labbra della Gioconda.
Queste labbra con il
famoso sorriso non
esistono, sono solo
sfumature di colori, infatti
nella radiografia sparisce
ogni tratto.
Il misterioso sorriso,
fantasma di generazioni di
ammiratori, sta, si può dire,
nel fatto che esso non è
reale; la sua forma e
l'emozione che suscita sono
lasciate alla fantasia
dell'osservatore.
Esempi di composizione dell’opera
Maestro Guglielmo
Croce di Sarzana, 1138.
Radiografia dell’insieme ottenuta
mediante un’unica esposizione.
Esempi di composizione dell’opera
Particolare della radiografia
in cui si nota la struttura
dell’opera e gli elementi che
la costituiscono.
Giotto
croce di Santa Maria Novella
Firenze
Giotto
croce di Santa Maria Novella
Radiografia
Particolari della radiografia dove
risulta evidente la tecnica di
costruzione del supporto
Giotto
croce di Santa Maria Novella
Giotto,
croce di Santa Maria Novella
Schema del supporto
dedotto dalla
radiografia
Giotto,
croce di Santa Maria Novella,
Firenze
Particolare radiografico
della base
Fasi di costruzione
della base deducibili
dalla radiografia
Giotto
croce di Santa Maria Novella
Giotto
croce di Santa Maria Novella
Particolare del volto di Cristo
IR
Giotto
croce di Santa Maria Novella
Particolare del volto di Cristo
Ripresa in infrarosso
Giotto
Croce dipinta
Tempio Malatestiano - Rimini
Fase di ripresa della
radiografia in situ
Giotto
Croce dipinta
Tempio Malatestiano - Rimini
Radiografia del corpo centrale
Giotto
Croce di Ognissanti
Firenze
Radiografia del corpo centrale
Giotto
Croce di Ognissanti
Particolare della radiografia
Giotto
Croce di Ognissanti
Ripresa in infrarosso
a falsi colori
Risultati dell’ indagine radiografica
Nel caso di tavole dipinte, per quanto riguarda il supporto, si possono ricavare queste
informazioni
1.
Identificazione della specie legnosa ed eventuali difetti ed eventuali difetti (nodi, etc.)
2.
Studio dell’assemblaggio della struttura:

Numero delle assi e tipo di taglio (radiale, tangenziale, etc.)

Disposizione delle assi ed elementi di raccordo (code di rondine cavicchi, chiodi, etc.)

Elementi decorativi (intagli, colonnine, ornati, cornici, etc.)

Metodi di ancoraggio tra le varie parti (tipo di incastri, collanti, etc.)

Presenza di materiali ammortizzanti (tele, fibre vegetali, carta, pergamena e loro disposizione tra
supporto e strati preparatori)

Strati preparatori (disposizione, spessori e loro classificazione)
3.
Stato di conservazione e interventi precedenti:

Attacchi di insetti xilofagi (entità e diffusione dell’attacco)

Cedimenti e rotture della struttura portante e decorativa

Precedenti manomissioni alla struttura (eliminazioni di traverse e cornici, inserimento di chiodi,
etc.)

Identificazione del corpo originale dell’opera e delle successive parti aggiunte.
Risultati dell’indagine radiografica
Relativamente agli strati pittorici si possono ricavare queste informazioni:
1. Studio della tecnica pittorica (pigmenti impiegati, procedimento delle stesure, qualità del colore,
possono anche concorrere a determinare un’attribuzione)
2. Individuazione di pentimenti (variazioni pittoriche in corso d’opera)
3. Lettura della craquelure per la caratterizzazione del degrado naturale delle superfici dipinte (per
essiccamento e per invecchiamento)
4. Stato di degradazione del film pittorico causato da interventi precedenti (puliture, rintelature, etc.)
5. Reintegrazioni e stesure non originali di lacune e abrasioni.
6. Interventi pittorici debordanti sulla pittura originale o rifacimenti di parti figurative.
7. Individuazione di dipinti sottostanti (riutilizzo di un’opera precedente come supporto)
Risultati dell’ indagine radiografica
Considerando i dipinti su tela, relativamente al supporto, si possono ricavare queste
informazioni
1.
Identificazione delle caratteristiche della tela originale ( tipo di intreccio, titolo del filato,
densità della tela, etc.)
2.
Stato di conservazione delle tele originali (cuciture, strappi, etc.)
3.
Identificazione del corpo originale da successive parti aggiunte
4.
Modifiche delle misure originali (tracce di chiodi)
5.
Strati preparatori (spessore e loro classificazione).