LA TERMOGRAFIA Con il termine termografia si intende la visualizzazione bidimensionale della misura di irraggiamento di un corpo. Esistono due classi di analisi termografiche: quelle che sfruttano la termografia passiva e quelle, usate nell’industria aerospaziale e nei beni culturali, che usano la termografia attiva.

Nel particolare campo dei beni culturali l’interesse diagnostico per una tale tecnica è legato al fatto che essa permette di rivelare discontinuità superficiali e sub-superficiali, disomogeneità strutturali e la presenza di difetti o anomalie eventualmente presenti in un oggetto.

Attraverso l’utilizzo di una termocamera (strumento per eseguire controlli di tipo termografico) si eseguono controlli non distruttivi -non sussistono alterazioni in seguito alla verifica - e non intrusivi - non vi è contatto tra attrezzatura e oggetto da esaminare - di manufatti di vario genere e di intere facciate di edifici.

PERCHÉ UTILIZZARE LA TERMOGRAFIA Produttività Permette di effettuare in tempi brevi la scansione di vaste aree per rilevare problemi o determinare l’entità di eventuali danni. Redditività Le ispezioni degli edifici possono essere eseguite molto più velocemente, con notevole risparmio di tempo e denaro, consentendo quindi di passare al lavoro successivo in tempi brevi. Consente di ridurre il consumo energetico o di ottimizzare l’operatività delle apparecchiature critiche. Consente di ridurre il consumo energetico: - individuando le perdite di aria dovute a guarnizioni di finestre e porte montate in maniera errata o usurate -verificando la presenza di aree prive di isolamento o con isolamento danneggiato o posato in modo errato - Individua componenti di impianti HVAC/R (aria condizionata, riscaldamento, dispositivi di trattamento dell’aria, refrigerazione) danneggiati o privi di guarnizioni Sicurezza La termografi a è una tecnologia che non prevede contatto, consentendo quindi di rilevare eventuali problemi da una distanza di sicurezza. Potete eseguire scansioni di superfici rialzate o difficili da raggiungere senza mettere a repentaglio la sicurezza degli operatori.

Le applicazioni, in questo settore, vanno dall’analisi di strutture murarie (al fine di evidenziare la presenza di USM nascoste alla vista oltre che la possibile presenza di umidità all’interno della muratura), a quella di manufatti eterogenei dei quali si vogliono distinguere le parti originali da quelle di restauro o di cui si intende evidenziare, in maniera diversa da come fanno i raggi X, la struttura interna.

Palazzo Vecchio. Dettaglio della parete sud del cortile di Michelozzo.

La stessa parete ripresa con la termocamera. L’immagine termica mostra, nelle differenti risposte date dai diversi materiali, evidenti segni delle trasformazioni architettoniche di cui è stato oggetto il cortile. Si possono riconoscere due ordini di tre finestre ad arco ribassato, tipicamente di epoca medioevale, con stipiti realizzati con conci in pietra, tamponate in mattoni o muratura mista, disassate e a quote diverse rispetto a quelle attuali. Sono inoltre evidenti gli scassi operati nella muratura per l’apertura della coppia di bifore a tutto sesto. La tessitura muraria, prevalentemente in pietra, non appare del tutto omogenea e presenta diverse aree più scure (più fredde), molte delle quali allineate, probabilmente associabili a buche pontaie.

Sfruttando il fatto che ogni corpo rilascia, a fronte di una temperatura esterna più bassa, il calore accumulato, la termocamera rileva le temperature dei corpi analizzati attraverso la misurazione dell’intensità di radiazione infrarossa emessa dall’oggetto stesso.

La termografia attiva, la più usata, è caratterizzata dall’analisi della mappa termica della superficie di un oggetto. Questa consente di distinguere le differenze di proprietà termofisiche dei materiali grazie alle loro diverse modalità naturali di riscaldamento-raffreddamento; la seconda applica, in fase di analisi, una debole alterazione termica al soggetto indotta tramite sorgenti di calore (in genere luce o aria calda) al fine di verificarne caratteristiche specifiche e comportamenti termici (soprattutto nel particolare) in funzione del tempo. Rileva la presenza di muffa e le infiltrazioni di umidità

Studiare lo “stato di salute” degli edifici.

Un ulteriore e più approfondita analisi delle modalità di propagazione dell’onda termica indotta, effettuata tramite riscaldamenti mirati in aree precedentemente individuate, può portare inoltre ad ottenere informazioni qualitative sulla presenza non solo di vuoti, crepe o discontinuità in genere nel materiale, ma anche di elementi “intrusivi” quali, ad esempio, chiodi, grappe od altro all’interno di strutture composite.

CHIESA DEI SS. EGIDIO E OMOBONO

Analisi termografica su una superficie in legno

LA RADIOGRAFIA L’analisi di un manufatto ai raggi X fornisce preziose informazioni sulla sua composizione e struttura interna e viene applicata con successo in una vasta gamma di reperti e beni artistici (dipinti, statuaria, oggetti in metallo e non solo) oltre che in situazioni strettamente correlate allo scavo (strappi di terreno, olle ed altri contenitori pieni di terra).

Agemina di argento su ferro; i raggi X mostrano sempre con chiarezza decorazioni di questo genere.

I raggi X sono radiazioni elettromagnetiche aventi una lunghezza d’onda inferiore a quella degli ultravioletti e pertanto caratterizzati da una frequenza e da un’energia maggiore rispetto a questi. Tecnicamente i raggi X adoperati per impressionare una lastra radiografica sono il frutto di un’emissione elettromagnetica generata dall’impatto di elettroni lanciati a forte velocità contro una placca metallica.

In un tubo sottovuoto una resistenza elettrica di polarità positiva (catodo) scaldandosi sotto l’effetto di una tensione indotta, libera elettroni che vengono accelerati - per effetto di un’elevata differenza di potenziale elettrico - verso una placca metallica di polarità negativa (anodo) posta sul lato opposto.

Il tubo di Coolidge

L’impatto degli elettroni genera i raggi X. Dall’intensità della tensione applicata, e dal materiale di cui è costituito l’anodo, dipende l’energia della radiazione X prodotta dal tubo: minore è la tensione, minore è l’energia.

I raggi X così prodotti fuoriescono dall’apparecchio allargandosi a forma di cono; una volta colpito l’oggetto in esame lo attraverseranno (in una quantità che è proporzionale alla radiopacità dei componenti dell’oggetto stesso) per poi depositarsi sulla pellicola - o lastra - radiografica dove impressioneranno l’emulsione.

Incontrando il corpo il raggio sarà, come gli altri fasci luminosi, in parte riflesso ed in parte assorbito; a raggiungere la pellicola sarà quindi quanto resta della radiazione emessa al netto dei fenomeni di dispersione (causata dalla riflessione) e di assorbimento (che dipende dal tipo e dallo spessore della materia attraversata).

Nella diagnostica dei beni culturali un terzo fattore - oltre al tipo e allo spessore - condiziona l’assorbimento dei raggi X e quindi l’annerimento della pellicola: il loro stato di conservazione. Ciò vale soprattutto nell’analisi dei metalli.

La tipica forma della corrosione del ferro forgiato. Il ferro è il materiale metallico che, interrato, maggiormente si ossida divenendo il più delle volte un ammasso informe riconoscibile solo in radiografia.

Le applicazioni della radiografia ai raggi X nei beni culturali. In archeologia il suo uso consente di identificare gli oggetti quando non sono ancora visibili e di leggere al loro interno per comprenderne meccanica e degrado. Nel campo artistico i raggi X permettono la lettura degli strati nascosti dei dipinti; di identificare, se su tavola, il tipo di supporto ligneo; di comprendere, a seconda della loro radiopacità, il tipo di pigmenti e il carattere della pennellata. Delle sculture lapidee o lignee, infine, si può capire se la loro struttura interna presenta telai o perni.

Radiografie in corso di scavo Come supporto all’indagine archeologica la radiografia è utile quando non si ritiene opportuno procedere con lo scavo perché si sospetta nel terreno la presenza di materiali talmente ossidati da perdere la loro forma originale o di reperti lignei (completamente decomposti) riconoscibili nel loro aspetto solo da eventuali applicazioni metalliche (è il caso, ad esempio, di foderi o manici di spade).

L’interno di uno strappo di terra: si riconoscono, nel metallo completamente mineralizzato e frammentario, delle borchie ed una spirale. Le condizioni dei reperti sono tali da non poterli rendere recuperabili e solo la radiografia ne ha permesso l’identificazione. Foto da “La radiografia in archeologia: metodi di applicazione e risultati” di R. Pecchioli.

Una zolla di terreno sottoposta a scavo strappata e radiografata. Si distinguono delle spirali, un’armilla ed una fibula.

Un cinerario in ceramica. Tra i frammenti di ossa è visibile un orecchino.

Fondo di una patera baccellata all’interno del pane di terra. Il metallo è completamente mineralizzato e l’immagine è data solamente dai sali metallici assorbiti dal terreno.

Radiografie ai materiali provenienti da scavo

Resti non in metallo. Le radiografie sono importanti nel caso in cui si analizzassero manufatti - in particolare quelli ceramici - ornati con decorazioni metalliche (anche assenti se al loro posto rimangono tracce d’ossido) in quanto si possono acquisire notizie sulla loro natura e tecnologia di applicazione oltre che rinvenire eventuali interventi di riparazione. I RX, inoltre, sono fondamentali per esaminare resti ossei, umani e non, che in questo modo forniscono preziose informazioni per il lavoro dell’archeologo.

Tomografia assiale computerizzata (TAC) con scansione tridimensionale per il rilevamento dei punti a repere anatomici utili per le ricostruzioni fisiognomiche.

Radiografia polarizzata per la lettura profonda di manufatti ed ecofatti di notevole spessore.

Radiografia a contrasto per la verifica di talassemia nel soggetto. Servizio di Antropologia S.B.A.L.; foto di Mauro Rubini.

Radiografia della mummia di un babbuino ritrovata in un tempio dedicato ad Anubis

Radiografia della mummia di un ibis ritrovato in una tomba egizia.

I reperti metallici. Qui l’esame radiografico dimostra in pieno tutta la sua importanza consentendo di acquisire informazioni relative alla tecnologia di costruzione dell’oggetto, al suo stato di conservazione, alla sua forma originale (soprattutto per quelli in ferro), e alle eventuali decorazioni (incisioni, applicazioni).

Una pistola recuperata, insieme ad altri oggetti, sulla HMS Pandora naufragata nel 1791.

Radiografia di un reperto in ferro. Sotto la massa di ossido è visibile la forma originaria dell’oggetto e le sue decorazioni.

Le decorazioni (non pittoriche) di un manufatto diventano visibili perché ottenute, in genere, per sottrazione (incisioni) o aggiunta (applicazioni) di materiale. Le prime, lasciando passare più raggi X, appariranno scure; le altre, provocando un maggior assorbimento, risulteranno chiare.

Agemina di ferro su bronzo. La radiografia, oltre a mostrare chiaramente la decorazione del reperto, ne evidenzia la lavorazione: risaltano infatti i piccoli cerchi scuri sul bronzo; questi sono dei pozzetti fatti per meglio ancorare il ferro.

Agemina di argento su ferro

La statuaria Questo genere di manufatti - pur essendo variegato nelle sue tipologie essendovi sculture lignee, crisoelefantine, ecc. - va diviso in due grandi gruppi: sculture lapidee e statue in metallo (generalmente in bronzo). Per le prime l’utilità dei RX è legata alla lettura della struttura interna dell’opera, all’eventuale presenza, cioè, di telai e/o perni. Le statue (e gli oggetti ottenuti da fusione) in metallo forniscono, invece, ai raggi X molte più informazioni. Queste sono relative a metodo di lavorazione e di fusione, stato di conservazione, tipologia delle saldature, riparazioni dei difetti, restauri successivi, autenticità dell’opera.

Restauro ottocentesco di una statuetta in bronzo

Scultura lignea di Madonna con Bambino. La radiografia mostra i chiodi ed i frammenti metallici al suo interno. Bruges, Begijnhofkerk; Institut royal du Patrimoine Artistique.

Dipinti e documenti Queste tipologie di beni storico artistici sono sicuramente tra le più beneficiate dall’uso della radiografia ai raggi X in quanto permettono di indagare la struttura più profonda dei dipinti su tela, tavola, carta o cartone; la lastra, posta a diretto contatto della superficie pittorica, restituisce i valori di chiaroscuro in funzione dello spessore e della radiopacità dei pigmenti.

Ugolino di Nerio; “La Vergine e il Bambino”. Parigi, Museo del Louvre. radiografia di uno dei pannelli del pollittico. Appare chiaramente il supporto ligneo ed il disegno preparatorio.

Un interessante analisi radiografica, effettuata dal MoMA sui volti di un dipinto di Picasso, “Les demoiselles d’Avignon” del 1907. L’esame consente di leggere il ductus delle pennellate e le rilavorazioni di alcuni di questi volti.

A confronto l’immagine in luce visibile riflessa e quella radiografica del “Ritratto di Mary Villiers” attribuito ad A. van Dyck

Esempi di radiografie eseguite su dipinti con supporto ligneo. 1) Si possono osservare chiaramente i cunicoli scavati dai tarli che appaiono neri - come in questo caso - se non restaurati e bianchi se riempiti di stucco.

2) L’immagine mostra la giunzione tra due tavole del supporto ed il trattamento preparatorio effettuato su di esso.

3) Ancora un particolare di dipinto su tavola. Qui si evidenziano, oltre a dei cunicoli scavati dai tarli, delle ridipinture ed il disegno preparatorio.

Un dipinto su tela. È evidente come i raggi X permettano un’accurato studio della crettatura del dipinto.