Advanced laser renovation of old paintings, paper, parchment and metal objects

E!3483

EULASNET LASCAN

Advanced laser renovation of old paintings, paper, parchment and metal objects. UNIVERSITIES, ACADEMIES

5

RESEARCH CENTRES, INSTITUTES

5

SMEs

8

END USERS

2

E!3483

EULASNET LASCAN

Advanced laser renovation of old paintings, paper, parchment and metal objects. UNIVERSITIES, ACADEMIES

5

RESEARCH CENTRES, INSTITUTES

2

SMEs

2

END USERS

2

E!3483

EULASNET LASCAN

AIMS AND OBJECTIVES: Development and implementation of  new, advanced laser cleaning systems,  automatic systems of scanning (objects, laser beam)

 sensors for automatic detection of distance to the surface with the system of “dynamic focusing” or dynamic laser fluency control for irregular surfaces

E!3483

EULASNET LASCAN

AIMS AND OBJECTIVES:

Optimization of complementary renovation techniques, evaluation of the results based on the experience of consortium partners Creation of data bases or supplements to the existing ones (objects, procedures).

E!3483

EULASNET LASCAN

DPSS Nd:YAG LASER Pulse energy: 3.0 mJ @ 1064 nm; 1.3 mJ @ 532 nm 0.9 mJ @ 355 nm 0.6 mJ @ 266 nm Pulse energy stability: 1.0 % @ 1064 nm (St.Dev); 4.0 % @ 266 nm (St.Dev) Pulse duration stability: < 1 % @ 1064 nm (StDev). Repetition rate: 1000 Hz. Pulse duration: < 70 ps (30 ps) Spatial mode: TEM00 Beam diameter: ~ 3 mm. Beam divergence (full angle at 1/e2): < 1.6 mrad. Polarization purity (vertical): > 100:1. Contrast ratio (to residual pulse): > 200:1.

E!3483

EULASNET LASCAN

DPSS Nd:YAG LASER SECOND HARMONIC GENERATOR - KTP crystal in temperature-controlled heater. - Harmonics separator. THIRD HARMONIC GENERATOR - LBO crystal in temperature-controlled heater. - Harmonics separator. FOURTH HARMONIC GENERATOR - LBO crystal in temperature-controlled heater. - Harmonics separator.

E!3483

EULASNET LASCAN

LASER SCANNING SYSTEM

Lézerek alkalmazása a festmény restaurálásban - Magyarországon A Déri projekt: • 2006 február 1- 2007 szeptember 15 • Pécsi Tudományegyetem • Pannon Egyetem • Szépművészeti Múzeum • Magyar Restaurátorok Egyesülete • Mikroanyag Kft. • Támogatás: 63 MFt saját forrás 21 MFt

E!3483 EULASNET LASCAN

HUNGARY PANNONLASER, University Pecs

Excimer laser laboratory •KrF excimer laser (248 nm) •Controlled fluence and energy distribution •XY Z! scanning over ~1m2 •Andor Mechelle spectrograph •iStar camera •Exhaust hood, microscopes…

3D scanning system (University of Veszprem)

E!3483

EULASNET LASCAN

LASER CLEANING STATION

PANNONLASER

A kiválasztott teszt-képek

•a Szépművészeti Múzeum selejtraktárából származnak •fizikai felépítésük, állapotuk, anyagi összetevőik különbözők, hogy minél több romlási típust, öregedési folyamatot tudjunk rajtuk elkülöníteni Leltári szám

Szerző

Cím

Technika

Méret [cm]

840

Cranach után

Madonna

olaj-fém

25,3 x 20,6

6339

Magnasco után

Várromok hegyen

olaj-vászon

59 x 45,5

65.2

Német, 18. sz.

Párducot marcangoló kutyák

olaj-vászon

59 x 73

1378

Német, 18. sz.

Kikötő

olaj-fa

33 x 44,3

52.673

Teniers után, 19.sz.

Hegedülő paraszt

olaj-fa

25,7x 36,7

E!3483 EULASNET LASCAN

HUNGARY PANNONLASER, University Pecs

Place of sampling after laser treatment (248nm, 184mJ/cm2, 20 pulses) Stratigraphy Before laser treatment

After laser treatment 1–overpainting 2–varnish 3–pigment layer 4–primer

Átfestés eltávolítása ~15mm

Az átfestés eltávolítása után a lakkréteg elvékonyítása

Átfestés eltávolítása a lakk felszínéről

~25mm

A lézeres lakkeltávolítást befolyásoló tényezők •Raszter kialakulása sík felszín és vastag lakkréteg esetén

•Hamisított repedésháló vonalainak mélyülése, kiszélesedése

a) 248 nm-es lézerimpulzusokkal tisztított terület az 52,673 leltári számú képen (energiasűrűség 750 mJ/cm2), bekarcolt repedés b) lézeres tisztítás után, c) beavatkozás előtt

•Gyenge szerkezetű képen festék kipergés a lézer mechanikai hatása miatt

KrF lézerrel tisztított terület a 65.2 leltári számú képen. (Energiasűrűség 800 mJ/cm2, átfedés a pásztázó impulzusok közt x irány: 80%, y: 75%)

HUNGARY

E!3483 EULASNET LASCAN

PANNONLASER, University Pecs

Varnish removal @ 248 nm

1 – undercleaned with acetone 2 – overcleaned with dimethyl-formamide

Laser cleaning, 320 mJ/cm2

E!3483 EULASNET LASCAN

Setup for cleaning frescoe fragments @248 nm

HUNGARY PANNONLASER, University Pecs

E!3483 EULASNET LASCAN

HUNGARY PANNONLASER, University Pecs

LASER CLEANING OF FRESCOES

Excavated fresco fragment from Roman age Pannonia, covered by thick encrustation, consolidated with acrylic dispersion, cleaned with KrF laser

E!3483 EULASNET LASCAN

HUNGARY PANNONLASER, University Pecs

Excavated roman frescoe fragments from ancient Sophianae (now Pécs, Hungary) before and after cleaning at 248 nm, 2 J/cm2. As microphotography shows, the egiptian blue pigment and the microstructure of the surface remained intact in the course of cleaning.

E!3483 EULASNET LASCAN

HUNGARY PANNONLASER, University Pecs

The LIBS setup

Spektrumvonalak azonosítása Zn csúcsok a világoskék festékben

Zn Intenzitás (rel. egys.)

Zn

250

300

350

400

450

500

Hullámhossz (nm) 6339 (várrom) világoskék 16 lövés 840 (madonna) piros 5 lövés 65.2 (kutyás) 40 lövés

Hg csúcsok a piros festékben

Intenzitás (rel. egys.)

Hg

250

300

350

400

450

Hullámhossz (nm) 65.2 (kutyás) barna 40 lövés 1378 (kikötő) világoskék 20 lövés 840 (madonna) piros 5 lövés 840 (madonna) piros 4 lövés

E!3483 EULASNET LASCAN

HUNGARY PANNONLASER, University Pecs

PCA score plot of 20 pigment samples shows clustering according to pigment types

E!3483

EULASNET LASCAN

PAINTINGS – LIBS RESULTS

PANNONLASER

Multispektrális kamera

E!3483

EULASNET LASCAN LASER CLEANING – MODERN ART

PANNONLASER

E!3483

EULASNET LASCAN

LASER CLEANING – ARTIFICAL DUST FROM PAPER

SLOVENIA

E!3483

EULASNET LASCAN

Corroded brass covered with nc-lacquer TEA CO2 laser – 5J/cm2 (one pulse)

E!3483

EULASNET LASCAN

Copper with patina

TEA CO2 laser - 4J/cm2 (5 pulses)

E!3483

EULASNET LASCAN

Copperplate engraving at paper. Nd:YAG laser (SHG – 532 nm) Upper ellipse shows squares for different laser fluences Lower circle shows cleaning area around „E”

E!3483

EULASNET LASCAN

Laser cleaning of original old parchment. Nd:YAG laser. Left side (white arrow) – partially cleaned area.

E!3483

EULASNET LASCAN

Tests of laser cleaning of parchment. Nd:YAG laser (SHG – 532 nm) Left side – „square” tests Right side – uncovery of unvisible earlier letters under old encrustation

INPUT CONDITIONS “ONLINE” CONTROL

OBJECTS

AFTER RENOVATION ARCHIVES

LITERATURE DATA

ENCRUSTATION

MATERIALS

PATINAS ORIGINAL SUBSTRATES

OWN RESEARCH RESULTS

DATA BASE

TECHNOLOGIES

CLEANING CONSERVATION INFLUENCE ON OBJECTS

DIAGNOSTICS EXCHANGE INSIDE CONSORTIUM

CLEANING SAFETY DAMAGE THRESHOLD OPTICAL PARAMETERS

ENVIRONMENT

ABLATION THRESHOLD OPTICAL CHANGES CHEMICAL CHANGES ...

CHEMICAL COMPOSITION STRUCTURE ...

E!3483

EULASNET LASCAN

JOINT POLISH-HUNGARIAN DATA BASE

Összefoglalás 

Sikeres tisztítást végeztünk KrF lézerrel



Felhívtuk a figyelmet a lézeres tisztítást akadályozó/kizáró tényezőkre



Teszteltük az on-line LIBS-kontroll lehetőségét



Mélységi elemanalízist végeztünk LIBS segítségével

A továbblépés lehetőségei 

Pásztázás módosítása a raszter kiküszöbölésére



On-line kontroll fejlesztése fluoreszcencia spektrumokra alapozva



Mélységi LIBS analízisre szolgáló etalonok (pigment, kötőanyag) felvétele

Thank you very much for your attention.