Synchrotron

Università Ca Foscari, Venezia, 11/11/2005

Loïc Bertrand, Synchrotron SOLEIL Archaeology and Cultural Heritage interface

New opportunities for research on Heritage materials using third generation synchrotron imaging capabilities
[presto disponibile il ppt]

Materials studied for cultural Heritage research are usually highly heterogeneous and require a range of complementary techniques to be analysed. In most cases non-destructive methods are preffered either to preserve the integrity of the objects (non-invasive analysis) or to enable subsequent characterisation of the same sample. Alternatively micro-destructive methods will be chosen.

In both regards photon techniques are well suited to analyse a very wide range of ancient materials, and extremely high perfomance is obtained using synchrotron techniques that allow a strongly improved analytical sensitivity, simultaneous multi-technique characterisation and 2-d 3-d or time-resolved imaging.

The high brilliance photon beams from synchrotron can now be focused to sub-micrometric spots, therefore enabling very precise mappings of composition, structure and chemical information. This point is particular relevant to ancient materials, of archaeological and Cultural Heritage interest, where a lot of information can be retrived from the analysis of local heterogeneities at a micrometer length-scale (inclusion, surface layers, local variation of trace elemental content and micro-structural defects). Interestingly, these methods are identical with those used at the cutting edge of materials research. The use of such techniques thus complements that of portable or laboratory equipments for movable Heritage artefacts when high sensitivity, bulk characterisation and mapping are required.

In a more applied approach, the mapping capabilities, automatised sample environment and high velocity of data acquisition opens new opportunities for diagnostic analysis, expecially in the fields of conservation, restoration and monitoring of corrosion processes.

However, the feasibility of such studies relies not only on technical breaktroughs but also on a successful cross-collaboration with the Heritage community. In 2004, an interface dedicated to Archaeology and cultural Heritage was launched by the soleil Synchrotron to grant specific expertise to researchers from the scientific community. This interface will ease the access of european researchers to the facility, providing technical support and information and contributing to sample preparation and data processing.

Nuove opportunità per la ricerca su materiali storico-artistici utilizzando la capacità di formazione dell’immagine del sincrotrone di terza generazione

I materiali studiati nell’ambito dei Beni Culturali sono in genere molto eterogenei e richiedono più tecniche complementari per essere analizzati. nella maggior parte dei casi si preferiscono metodi non distruttivi sia per preservare l’integrità degli oggetti (analisi non invasive) sia per consentire una successiva caratterizzazione dello stesso campione. In alternativa si scelgono metodi micro-distruttivi.

In ambo i casi le tecniche fotoniche ono adatte all’analisi di una serie molto vasta di materiali antichi, e delle prestazioni estremamente elevate si ottengono usando le tecniche al sincrotrone che permettono una migliore sensibilità analitica, caratterizzazione simultanea multi-tecnica e creazione di immagini 2d e 3d o “time -resolved”

L’alta brillanza del raggio fotonico del sincrotrone può essere direzionata su zone al di sotto dei micrometri, permettendo in questo modo una mappatura molto precisa della composizione, struttura e informazioni chimiche. Questo punto è particolarmente rilevante nei materiali antichi, di interesse archeologico e dei Beni Culturali, dove molte informazioni possono essere ottenute dall’analisi di eterogeneità locali su scala micrometrica (inclusioni, strati superficiali, variazioni locali di contenuti elementari in tracce e difetti micro strutturali). E’ interessante notare come questi metodi siano identici a quelli usati attualmente nella ricerca dei materiali. L’uso di tali tecniche complementa così quello delle apparecchiature di laboratorio o portatili per i manufatti mobili quando sono richieste alta sensibilità, descrizioni in massa e mappature.

In un approccio più applicativo, la capacità di mappatura, l’ambientazione automatica del campione, e alta velocità dell’acquisizione dei dati apre nuove opportunità per analisi diagnostiche, specialmente nel campo della conservazione, restauro e monitoraggio dei processi di corrosione.

Tuttavia, la possibilità di tali studi non tiene conto soltanto delle innovazioni tecniche ma anche su una collaborazione incrociata efficace con gli operatori nei Beni Culturali. Nel 2004, un’interfaccia dedicata all’archeologia e ai beni culturali è stata lanciata da Soleil Synchrotron per garantire una competenza specifica ai ricercatori dalla comunità scientifica. L’interfaccia faciliterà l’accesso ai ricercatori europei alle funzioni, fornendo supporto tecnico e informazioni e contribuendo alla preparazione dei campioni e all’elaborazione dei dati.