Versteckte Meisterwerke • Alexey Yapryntsev • Wissenschaftliches Bild des Tages über "Elemente" • Chemie

Versteckte Meisterwerke

Auf dem linken Bild ist ein umgekehrtes Fragment des Gemäldes des französischen Impressionisten Edgar Degas "Portrait einer Frau" ("Portrait de Femme", Öl, 1876-1880) aus der National Gallery of Victoria in Melbourne zu sehen. Das Bild rechts zeigt das Porträt von Emma Daubigny (echter Name Marie Emma Tyuyo), die unter ihm versteckt ist und 1869-1870 als Vorlage für den Künstler diente. Die linken und rechten Bilder nehmen den gleichen Platz auf der Leinwand ein (das ergibt sich aus dem charakteristischen horizontalen Abstrich weißer Farbe).

Die Deckschicht des "Frauenporträts" blieb erhalten: Das Porträt von Emma Daubigny wurde mittels Röntgenfluoreszenzanalyse nachgebildet. Mit dieser Methode können Sie die Verteilung einiger chemischer Elemente (Kupfer, Chrom, Zink, Arsen, Quecksilber, Kobalt, Eisen, Mangan) auf der Leinwand einstellen – die sogenannten Elementkarten. Die Verteilung der gleichen Farben wird basierend auf den Pigmenten wiederhergestellt, in denen diese Elemente verwendet werden.

Karten von Elementen, gemalt in der Farbe der Pigmente, die sie enthalten, und das latente Bild von Emma Daubigny in Farbe rekonstruiert Foto von huffingtonpost.com.au

Das Wiederherstellen von Farbe aus einer Reihe von Kartenelementen ist keine leichte Aufgabe. Jede Elementkarte erhält einen eigenen Farbton (Farbe), Transparenz und den Wert des Gammakorrekturparameters. Die Wahl der Farbe beinhaltet die Wahl eines Pigments, auf das die Elementkarte anspricht.Einige Elemente entsprechen nur einem Pigment: zum Beispiel Quecksilber – Zinnober (HgS), das eine rote Farbe hat; Kobalt ist höchstwahrscheinlich ein Kobaltblau-Pigment oder Kobalt (II) coAl-Aluminat2O4. In den meisten Fällen kann jedoch ein ganzer Satz von Pigmenten einem Element entsprechen: zum Beispiel wird Kupfer in Grün (Malachit CuCO) gefunden3× Cu (OH)2) oder blaue Pigmente (Azurit 2CuCO3× Cu (OH)2 und Alexandrian Azure CaCuSi4O10). Um Farben und Elemente richtig zuordnen zu können, muss man entweder zusätzliche Recherchen durchführen oder Kenntnisse über die Möglichkeiten und Vorlieben des Künstlers nutzen, um beim Erstellen eines Bildes Farben auszuwählen. Die verbleibenden Parameter (Transparenz und der Wert des Gammakorrekturparameters) werden so gewählt, dass das Bild zum einen sichtbar ist und zum anderen dem Stil der Leistung des Masters entspricht.

Karten von chemischen Elementen werden unter Verwendung von energiedispersiver Röntgenbeugung und Röntgenfluoreszenzanalyse zusammengestellt. In beiden Fällen ist es notwendig, die Anzahl der Photonen des Nutzsignals und deren Energie festzulegen.

Bei der energiedispersiven Röntgenbeugung, wie bei der herkömmlichen Röntgenbeugung, wird die Rolle des Nutzsignals durch die Röntgenstrahlung, die durch das Bild hindurchgegangen ist, ausgeführt.Das Bild, das im Energiebereich von Röntgenstrahlen erhalten wird, einschließlich der Kante der Absorptionsbande des ausgewählten Elements, ergibt eine Karte seiner Verteilung.

Bei der Röntgenfluoreszenzanalyse ist das Nutzsignal die charakteristische Röntgenemission von Elementen, deren Anregung unter Einwirkung einer externen Röntgenquelle erfolgt. Um Informationen über die räumliche Verteilung von Elementen zu erhalten, ist es notwendig, an jedem Punkt des Bildes zu scannen, was sehr zeitaufwendig ist; Daher kommen immer mehr fortschrittliche Synchrotron-Röntgenquellen zum Einsatz, die das Scannen mit hoher Geschwindigkeit (~ 5 ms pro Pixel) und Auflösung (~ 0,01 μm) ermöglichen2 pro Pixel).

Das Schema der Station der Röntgenfluoreszenzmikroskopie auf Synchrotronstrahlung (PETRA III P06, DESY Synchrotron, Deutschland), verwendet, um Verteilungskarten von Elementen in versteckten Farbschichten der Staffelei zu erhalten. Aus der auf dem Undulator erzeugten Synchrotronstrahlung erzeugt der Monochromator Röntgenstrahlen der gewünschten Energie.Die Intensität des empfangenen Strahls wird durch die Apertur gesteuert und dann durch Kirkpatrick-Baez-Spiegel auf die zu untersuchende Probe durch ein Loch im Maia-Detektor fokussiert. Dies ist ein Siliziumhalbleiterdetektor für ionisierende Strahlung, der in der Geometrie der Rückreflexion arbeitet und die Anzahl und Energie von Röntgenphotonen mit hoher Geschwindigkeit festlegt (5 × 107 Photonen / s pro Pixel) und Auflösung (260 eV pro Pixel), mit der Sie Karten von Elementen für Makroobjekte erstellen können. Bild aus dem Artikel D. Thurrowgood et al., 2016. Ein verstecktes Porträt von Edgar Degas

Mit einer der ersten Methoden der Röntgenfluoreszenzmikroskopie mit Synchrotronstrahlung wurde das Porträt einer Frau unter dem Van-Gogh-Gemälde "Grass Flap" ("Grasgrund", Öl, 1887, Kröller-Müller-Museum) nachgestellt. Zur Farbwiederherstellung werden Antimon-Verteilungskarten (bezogen auf blasses neapolitanisches Gelb (siehe Neapel-Gelb)) der Zusammensetzung Pb2Sb2O7) und Quecksilber (roter Zinnober).

Verstecktes Porträt einer Frau, restauriert in Farbe, unter der bunten Schicht von "The Flap of Grass" von Van Gogh. Bild von pubs.acs.org

Vielschichtige Gemälde, das Vorhandensein eines "zweiten Bodens" – ein Phänomen, das in der Welt der Staffelei sehr verbreitet ist.Vor der Entwicklung der Methode der Röntgenfluoreszenzmikroskopie wurden Untersuchungen von verborgenen Farbschichten durch zerstörungsfreie Methoden aktiv durchgeführt. Die am weitesten verbreitete in diesem Bereich erhielt klassische Radiographie. Es wurde fast unmittelbar nach der Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Wilhelm Röntgen im Jahr 1895 für das Studium der Malerei verwendet. Weiche Röntgenstrahlen (<30 keV), die durch das Bild gehen, werden in verschiedenen Teilen davon absorbiert und gestreut (hauptsächlich aufgrund des photoelektrischen Effekts) und bilden ein Kontrastbild auf dem Detektor. Röntgenbeugung macht es möglich zu sehen, wie sich die bunten Pigmente, die schwere Elemente enthalten, verteilen, die Schwächung der Intensität des Röntgenstrahls, auf dem mit ihrer Ordnungszahl und der Dicke der Farbschicht wächst. In der Tat ermöglicht die Radiographie einen "Schatten" (negativ) des Bildes, zu dem die dicksten bunten Schichten und Schichten mit schweren Elementen beitragen. Es ist jedoch nicht möglich, zwischen den Farbschichten und den darin enthaltenen Elementen klar zu unterscheiden.

Ein Röntgenbild von Van Goghs Gemälde "Stillleben mit Wildblumen und Rosen" ("Stilleven met akkerbloemen en rozen", Öl, 1886-1887,Das Kröller-Müller-Museum ermöglichte es, ein verstecktes Bild des Schauplatzes des Kampfes zu entdecken. Rotes Rechteck zeigt die gleiche Fläche im Bild und Röntgen. Bild aus dem Artikel M. Alfeldab, J. A. C. Broekaerta, 2013.

Die Methode der Reflektometrie im nahen Infrarotbereich (mit einer Wellenlänge von 0,7-2,5 Mikrometer) ist ebenfalls beliebt. Tatsächlich ist dies nur ein Bild des Bildes, das in Infrarotlicht gemacht wurde. Pigmente in den Farbschichten des Bildes werden Infrarotstrahlen anders als sichtbares Licht transmittieren, absorbieren oder reflektieren. Die Fähigkeit von Infrarotstrahlen, durch die einzelnen Schichten des Bildes zu dringen, ermöglicht es, nicht das Gesamtbild der Farbschichten (wie auf dem Röntgenbild), sondern nur einen Teil davon aufzunehmen. In Fällen, in denen die darunter liegenden Schichten einen ausreichend hohen Reflexionskoeffizienten für die IR-Strahlung aufweisen und die oberen Schichten des Bildes für ihn ausreichend transparent sind, finden Sie Änderungen und Autorenänderungen an der Komposition, der unter den Aufnahmen verborgenen Zeichnung des Autors oder den "verschwundenen" Inschriften und Signaturen.

"Porträt einer Frau" von Edgar Degas im Sichtbaren (auf der linken Seite) und Infrarotlicht (auf der rechten Seite). Bild von ngv.vic.gov.au

Radiographie und Infrarotmikroskopie liefern jedoch zu wenig Informationen über die latenten Bilder, die Zusammensetzung der Pigmente und ihre räumliche Verteilung. Aber die Röntgenfluoreszenzanalyse in naher Zukunft wird es uns erlauben, die Meisterwerke der Weltmalerei, die wir bisher versteckt haben, in allen Farben zu sehen.

Bild von der Website und aus dem Artikel D. Thurrowgood et al., 2016. Ein verstecktes Porträt von Edgar Degas.

Alexey Yapryntsev


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