Villa Gualino, febbraio 2002

P.A. MandòP.A. Mandò

Fisica Nucleare Fisica Nucleare e Beni Culturalie Beni Culturali

IIIIII

Misure con PIXE-esterno sui Misure con PIXE-esterno sui manoscrittimanoscritti

• rigaturerigature

• tempere nelle miniature tempere nelle miniature

• inchiostriinchiostri

• carta, pergamena, papirocarta, pergamena, papiro

Analisi di miniatureAnalisi di miniature

Misure con PIXE-esterno sui Misure con PIXE-esterno sui manoscritti -manoscritti - tetempmperere e nelle miniaturenelle miniature

• analisi di centinaia di miniature in analisi di centinaia di miniature in manoscritti dell’Italia centrale dal XII al manoscritti dell’Italia centrale dal XII al

XV secolo XV secolo

• dimostrata un’evoluzione col tempo dimostrata un’evoluzione col tempo nell’impiego dei pigmenti per i vari colorinell’impiego dei pigmenti per i vari colori

• contributo alla soluzione di specifici contributo alla soluzione di specifici problemi di attribuzioneproblemi di attribuzione

Miniatura inizio XII secoloMiniatura inizio XII secolo

Miniatura inizio XII secoloMiniatura inizio XII secolo

Miniatura fine XII secoloMiniatura fine XII secolo

Miniatura Miniatura da una da una

Bibbia del Bibbia del XIII secoloXIII secolo

Frontespizio Frontespizio Pl.16,22 Pl.16,22

(XV secolo)(XV secolo)

Lapislazzuli

0

200

400

600

800

1000

C o

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e g

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Na

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Si

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Misure con PIXE-esterno sui Misure con PIXE-esterno sui manoscritti -manoscritti - tempere blutempere blu

Azzurrite

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0

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9000

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Energia (eV)

C o

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Cu

SiCaCu Cu

Misure con PIXE-esterno sui Misure con PIXE-esterno sui manoscritti -manoscritti - tempere blutempere blu

• uso esteso del lapislazzulo fin dal secolo XII uso esteso del lapislazzulo fin dal secolo XII

• probabilmente il carattere “sacro” del contenuto dei probabilmente il carattere “sacro” del contenuto dei testi implicava l’uso di un materiale prezioso, testi implicava l’uso di un materiale prezioso, indipendentemente dal valore artistico della indipendentemente dal valore artistico della

decorazionedecorazione

• il carattere quantitativo delle misure consente una il carattere quantitativo delle misure consente una differenziazione fra i differenti tipi di lapislazzulodifferenziazione fra i differenti tipi di lapislazzulo

Misure con PIXE-esterno sui Misure con PIXE-esterno sui manoscritti -manoscritti - tempere verditempere verdi

• si è trovato che venivano usati diversi pigmenti si è trovato che venivano usati diversi pigmenti o misceleo miscele

• è possibile discriminare malachiti di origine è possibile discriminare malachiti di origine diversa sulla base del contenuto di impurezzediversa sulla base del contenuto di impurezze

• uso sorprendente del lapislazzulo in miscele uso sorprendente del lapislazzulo in miscele blu-giallo per ottenere il verdeblu-giallo per ottenere il verde

Misure con PIXE-esterno sui Misure con PIXE-esterno sui manoscritti -manoscritti - tempere verditempere verdi

Misure con PIXE-esterno sui Misure con PIXE-esterno sui manoscritti -manoscritti - tempere verditempere verdi

Misure con PIXE-esterno sui Misure con PIXE-esterno sui manoscritti -manoscritti - tempere gialletempere gialle

• gialli organici usati nei periodi più antichigialli organici usati nei periodi più antichi

• evoluzione a orpimento e giallo di piombo e evoluzione a orpimento e giallo di piombo e stagno (“giallolino”) stagno (“giallolino”)

• le due varietà di giallolino rendono possibile le due varietà di giallolino rendono possibile una discriminazione cronologicauna discriminazione cronologica

Misure con PIXE-esterno sui Misure con PIXE-esterno sui manoscritti -manoscritti - tempere gialletempere gialle

Misure con PIXE-esterno sui Misure con PIXE-esterno sui manoscritti -manoscritti - tempere gialletempere gialle

• PIXE “tradizionale” non dà informazioni sulla PIXE “tradizionale” non dà informazioni sulla distribuzione in profondità degli elementi distribuzione in profondità degli elementi

• un possibile rimedio è quello di misurare sullo stesso un possibile rimedio è quello di misurare sullo stesso punto a energie di fascio differentipunto a energie di fascio differenti

• il diverso il diverso rangerange delle particelle e il diverso delle particelle e il diverso andamento delle sezioni d’urto di produzione X per i andamento delle sezioni d’urto di produzione X per i differenti elementi, in funzione dell’energia del differenti elementi, in funzione dell’energia del fascio, permettono in effetti una informazione fascio, permettono in effetti una informazione almeno qualitativa sulla distribuzione stratigrafica almeno qualitativa sulla distribuzione stratigrafica degli elementidegli elementi

PIXE differenzialePIXE differenziale

Come ottenere diverse energieCome ottenere diverse energie

• agire sui parametri dell’acceleratoreagire sui parametri dell’acceleratoreoperazioni lunghe e relativamente complesseoperazioni lunghe e relativamente complesse

problema di riposizionamentoproblema di riposizionamento

• lavorare all’energia massima, e utilizzare lavorare all’energia massima, e utilizzare “degradatori” di energia di diverso spessore“degradatori” di energia di diverso spessore

scelta del materiale per i degradatori scelta del materiale per i degradatori

non monocromaticità del fascionon monocromaticità del fascio

allargamento della sezione del fascioallargamento della sezione del fascio

Degradazione in energia del fascioDegradazione in energia del fascio

Spettri PIXE ad energie diverseSpettri PIXE ad energie diverse

0

300

600

900

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0 1 2 3 4 5E (keV)

Co

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No degrader

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Co

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75 m Upilex

Misura della composizione Misura della composizione degli inchiostri - Obbiettividegli inchiostri - Obbiettivi

• confronto della composizione con ricette confronto della composizione con ricette anticheantichescarsa documentazione storicascarsa documentazione storica

terminologia ambigua e qualitativaterminologia ambigua e qualitativa

• indagine sugli effetti del restauro delle carteindagine sugli effetti del restauro delle carte

• discriminazione fra inchiostri diversi per discriminazione fra inchiostri diversi per attribuzioni o datazioni indiretteattribuzioni o datazioni indirette

Inchiostri antichiInchiostri antichi

• inchiostri di nerofumo (non analizzabili inchiostri di nerofumo (non analizzabili con PIXE)con PIXE)

• inchiostri metallo-galliciinchiostri metallo-gallici

miscele di miscele di vetrioli vetrioli (solfati di ferro e altri (solfati di ferro e altri metalli, che spesso ne contengono diversi metalli, che spesso ne contengono diversi

in quantità rivelabili) con in quantità rivelabili) con tanninitannini (essenze (essenze vegetali estratte dalle noci di galla)vegetali estratte dalle noci di galla)

PIXE con fascio esterno per PIXE con fascio esterno per l’analisi degli inchiostril’analisi degli inchiostri

• caratterizzazione caratterizzazione quantitativaquantitativa dei metallo-gallici dei metallo-gallici

• la traccia d’inchiostro è abbastanza larga la traccia d’inchiostro è abbastanza larga non c’è non c’è

bisogno di microfascibisogno di microfasci set-up sempliceset-up semplice• alta sensibilità alta sensibilità correnti molto basse (< 100 pA) correnti molto basse (< 100 pA)

nessun rischio di dannonessun rischio di danno

• analisi molto veloceanalisi molto veloce “campionamento” esteso“campionamento” esteso

non esistono tecniche competitive (non distruttive)non esistono tecniche competitive (non distruttive)

Caratterizzazione PIXECaratterizzazione PIXEdegli inchiostridegli inchiostri

• i parametri caratterizzanti più utili sono i i parametri caratterizzanti più utili sono i rapporti fra le quantità dei diversi metallirapporti fra le quantità dei diversi metalli

• le quantità relative di Fe, Ni, Cu, Zn, Pb le quantità relative di Fe, Ni, Cu, Zn, Pb possono variare di molto fra inchiostro e possono variare di molto fra inchiostro e inchiostroinchiostro

• i rapporti fra questi metalli - dedotti dalle i rapporti fra questi metalli - dedotti dalle intensità dei corrispondenti raggi X - sono poco intensità dei corrispondenti raggi X - sono poco influenzati da effetti di matriceinfluenzati da effetti di matrice

0

2 0 0

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6 0 0

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1 2 0 0

1 4 0 0

4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0 7 0 0 0 8 0 0 0 9 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 0 0 0 1 3 0 0 0 1 4 0 0 0

Conte

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M s . G a l . 7 2 f . 1 2 8

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5 0 0

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4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0 7 0 0 0 8 0 0 0 9 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 0 0 0 1 3 0 0 0 1 4 0 0 0

Conte

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F e Z nC uM n Z n P b P b

M s . G a l . 2 6 f . 2 9 v

0

5 0 0

1 0 0 0

1 5 0 0

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3 0 0 0

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E n e r g i a ( e V )

Conte

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F eC u Z n Z n P b

M s . G a l . 1 4 f . 2 7 r

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Esempi di spettri X di inchiostri Esempi di spettri X di inchiostri differentidifferenti