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Vers des analyses chimiques 3D des œuvres d'art. Développement d'un appareil portable
de microfluorescence X en mode confocal Ina Reiche1,2 & Katharina Müller1
1 – Laboratoire d‘Archéologie Moléculaire et Structurale UMR 8220 CNRS UPMC Paris VI
2 – Rathgen-‐Forschungslabor, Staatliche Museen zu Berlin-‐ Preußischer Kulturbesitz En collaboration avec P. Walter1, P. Martinez1, V. Mazel3, B. Kanngießer4, S. Bjeoumikhova5
3 – Laboratoire Matériaux et Santé, Univ. Paris-‐Sud 4 – Technische Universität Berlin (TUB) 5 – InsTtute for ScienTfic Instruments (IfG) GmbH Berlin
Les journées de l’interdisciplinarité – 10-11 décembre 2014
Ana
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Car
oto,
Mus
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u Lo
uvre
Grande groZe, Arcy-‐sur-‐Cure, France, 24500-‐28000 BP
Aristote, Juste de Gand/ Pedro BerrugueZe, Louvre,
15th c.
Saskia, Rembrandt, KupfersTch-‐kabineZ SM Berlin, 1633
Ø 100x200 µm2
Du site archéologique ou du musée è in situ, au labo ou aux grands instruments
Sciences du patrimoine culturel et ses défis
• Objets rares et précieux è pas d’échanHllonnage ou seulement micro-‐prélèvement • Nature hétérogène et altérée des matériaux du patrimoine è observaHons à différentes échelles et combinaison de méthodes sensibles et non destrucHves
Contraintes spécifiques
Objets
Matériau
Examens (microscopie,
imagerie)
Marqueurs chimiques, isotopiques, structuraux ou
morphologiques / Analyse statistique
Étude et prise en compte des phénomènes d’altération
Site archéologique ou collection muséale
?
? Datation ? Savoir faire ? Techniques ? Capacités cognitives ? Acquisition et circulation de la matière première ? Migration des populations ? Alimentation ? Agriculture ?
industrialisation ? Exploitation des ressources ? Santé ? …
Approche interdisciplinaire
Modélisation des processus
(références modernes ou
simulation numérique)
Interprétation des données dans le contexte
Analyses physico-
chimiques, biologique et/ou tests
mécaniques
µCT
PIXE
ConcentraFon
RésoluFon spaFale Nature de
l’informaFon
%
ppm
ppb
mm
µm
nm Structurale Moléculaire
élémentaire
Non destruc,ve 1D, 2D → 3D Portable
Isotopique
Approche analyFque générale : Combinaison de méthodes analyFques
complémentaires, si possible in situ ou non invasives
MagnéFsme
XRF
PIXE
Raman
XRD
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC
Développement d’un appareil portable de microfluorescence X en mode confocal pour l’analyse non-invasive des couches picturales des œuvres d’art
MoFvaFon : MFX en mode confocal (MFX-‐3D) permet des microanalyses X non-‐invasives, résolus en 3 dimensions
En collaboration avec :
Matériaux hétérogènes ou présentant des structures sous forme de différentes couches : couches picturales (peintures et objets polychromes),
glaçures, paHnes, couches de corrosion etc.
Prototype portable MFX-3D
Analyses in situ (musées, sites archéologiques) Accès moins restreint aux œuvres
(objets fragiles ou des grandes tailles, peintures murales)
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC
Ø ApplicaHon, tableaux de la Renaissance
(Louvre) Profils en profondeur
« Hommes illustres »
Identification des repeints
Reiche, Müller et al., JAAS 2012 Eveno, Müller et al., Studies in Cons. acc.
Müller, Eveno et al., ICOM-‐CC 2014
En collaboration avec :
Ø Principe MFX confocal
Kanngiesser, Malzer, Reiche NIMB 2003 Mantouvalou et al., JAAS 2010
Ø Montage appareil du labo (C2RMF, Louvre)
Tube de rayon X (Rh)
Microscope
X-‐Flash SDD-‐Détecteur
OpFques de rayons X
LouX3D
Reiche, Müller et al., JAAS 2012
Historique du développement de la microfluorescence X en mode confocal
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC
Méthode – microfluorescence X en mode confocal
Mantouvalou et al., JAAS 2010
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC
Méthode – MicroFX en mode confocal (3D) au labo
Tube de RX Microscope
Détecteur
Capillaires
Montage expérimental au C2RMF
LouX3D
CollaboraHon scienHfique :
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC Reiche et al. J. Anal. At. Spec. 2012
Prototype LouX3D
-1100 -1080 -1060 -1040 -1020 -1000 -980 -960 -940 -920
0
2000
4000
6000
8000
Data: TI2µM50S5µM_BModel: Gauss Chi^2 = 10831.78225R^2 = 0.99886 y0 -22.34361 ±36.26142xc -1022.24571 ±0.14408w 45.10061 ±0.402A 460568.37726 ±5022.85231
Inte
nsité
(Kα
+Kβ)
position / µm
Scan Ti 2 µm
-1160 -1140 -1120 -1100 -1080 -1060 -1040 -1020
0
500
1000
1500
2000
2500
3000 Data: GE10µM50S5µ_BModel: Gauss Chi^2 = 3232.81652R^2 = 0.9976 y0 -25.79321 ±20.30929xc -1085.83731 ±0.18652w 34.70096 ±0.4939A 131177.3417 ±2224.64794
Inte
nsité
(Kα
+Kβ)
position / µm
Scan Ge
CaractérisaHon du montage : scans à travers de feuilles métalliques fines
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC Reiche et al. J. Anal. At. Spec. 2012
Montage expérimental au C2RMF, Palais du Louvre, Paris (LouX3D)
LouX3D : mesures sur des tableaux
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC
Les “Hommes Illustres” – “Uomini Illustri”
• Peints au 15e siècle pour le Studiolo de Frederico Montefeltro à Urbino • Beaucoup de modificaHons au cours de leur existence • IntervenHon importante lors du déménagement à Rome en 1631 (panneaux découpés en 28 peintures de chevalet) • 14 portraits exposés au Louvre depuis 1862 (les autres sont au Palais d’Urbino)
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC
Louvre Palais d’Urbino
Méthode
Analyse non invasive des couches picturales par fluorescence X en mode confocal
IdenHficaHon et caractérisaHon des modificaHons
ReconstrucHon de l’apparence d’origine
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC
Techniques picturale
Aristote Platon
Virgil
Aristote
Profil en profondeur : sur l’étole ModificaFon : pourpre sur du rouge ?
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC
Reiche et al. J. Anal. At. Spec. 2012
Aristote Profil en profondeur point 1 De la surface vers l’intérieur
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC
Profil en profondeur point 1 Pas de 10 µm
3e couche : Hg (vermillon)
Repeint detectable d’une façon non invasive
Surface : Fe, Ca + organique ?
2e couche : Fe, Ca + Pb (blanc de plomb ?)
Aristote
Reiche et al. J. Anal. At. Spec. 2012
ReconstrucHon de l’apparence d’origine
Aujourd’hui 15e s.
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC
Ø ApplicaHon, tableaux de Renaissance (Louvre)
Profil en profondeur
« Hommes illustres »
Identification des repeints
Reiche, Müller et al., JAAS 2012 Eveno et al., Studies in Cons. acc.
Müller et al., ICOM-‐CC 2014 Reiche et al. en prép.
En collaboration avec :
Ø Principe MFX confocal
Mantouvalou et al., JAAS 2010
Ø Montage appareil du labo (C2RMF, Louvre)
Tube de rayon X (Rh)
Microscope
X-‐Flash SDD-‐Détecteur
OpFques de rayons X
LouX3D
Reiche, Müller et al., JAAS 2012
Développement d’un appareil portable de microfluorescence X en mode confocal pour l’analyse non-invasive des couches picturales des œuvres d’art
Katharina Müller, Philippe Walter & Ina Reiche : LAMS, UPMC UMR 8220 CNRS
ConstrucHon de l tête de mesure
PerspecFves : ApplicaHons dans les
collecHons
Ø ConcepHon du prototype portable
Construction : tête de mesure
Fixe
amovible
Défi instrumentaTon 2013-‐14
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC
Conclusion Plusieurs expériences en fluorescence X en mode confocal réalisées sur des peintures de musées
Ø grand potenHel pour l’analyse non-‐invasive des peintures Nouvelles informaFons obtenues sur :
Ø différents types de pigment Ø la straHgraphie picturale Ø des repeints et modificaHons des
peintures au cours du temps d’une façon non-‐invasive
è vers une analyse chimique 3D des peintures et objets polychromes
avant après
Établissement d’un nouveau prototype de MFX-‐3D portable Ø Grâce au défi instrumentaHon de la MI CNRS :
AcquisiHon des éléments et financement de la tête de mesure
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC
• 2014/15 : Finaliser le nouveau prototype en mode confocal portable (MFX3D) • À plus long terme : Combiner les analyses MFX3D avec la FX 2D en mode balayage
PerspecHves
Icône russe datant du 19e s., collection privée (S. Legrand)
Cartographie chimique de Au L (scan FX - 2D)
Collaboration et © : M. Alfeld (PhD), S. Legrand, K. Janssens, Université d’Anvers
Profil en profondeur (scan MFX - 3D)
Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC
Application de la
dorure ?
Remerciements • MI du CNRS pour financement • collègues scienHfiques allemands, parHculièrement de la TU B et d’IfG • réseau CAIRN MI CNRS pour les échanges scienHfiques • collègues du C2RMF • les musées :
² Musée du Louvre ² Musée d’Orsay ² Gemäldegalerie Berlin ² Museum für AsiaHsche Kunst
Berlin • Erin Mysak, Harvard University
Merci de votre atenHon ! Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC