Postupujeme především dle metodiky humanitních věd (tj. historie, dějin umění, etnografie atd.) Aplikujeme postupy standardního hodnocení historických pramenů Průzkum je ryze nedestruktivní cíle: - důkladně poznat historický artefakt (včetně datace a historických osudů) - zhodnotit autenticitu artefaktu
zjišťujeme:
a)
typ předmětu a jeho účel
b)
stáří
c)
provenienci
d)
další informace o dějích jimiž byl dotčen (včetně nálezových okolností)
postupujeme především dle metodiky přírodních věd (tj. chemie, fyziky, biologie atd.) cíle: - posoudit materiál artefaktu a jeho poškození - zhodnotit autenticitu artefaktu zjišťujeme:
c)
materiální složení předmětu (druh, původ, stáří, technologie zhotovení, druhotné zásahy) podmínky v nichž se předmět nacházel (úroveň RV, teploty, světelného záření, škodlivin, bionapadení atd.) materiály z druhotných zásahů
d)
stav předmětu (stupeň, rozsah, příčiny a mechanizmy poškození)
a) b)
postupujeme dle metodiky přírodních věd
Metody dělíme dle destruktivity vzhledem k památce: a)
b) c)
metody destruktivní (většina chem. důkazových reakcí, zkoušky mechanických vlastností, RTG difrakce, chromatografie atd.) je nutný odběr vzorku, který bude při analýze destruován semidestruktivní (metalografie, dendrochronologie, mikroskopie, RTG difrakce atd.) je nutný odběr vzorku, který při analýze nebude zcela destruován nedestruktivní (mikroskopie, rentgenografie, měření RV, průzkum bionapadení, IČ spektrometrie atd.) není nutný odběr vzorku
Při výběru brát ohled na velikost a charakter vzorku, jeho složení (směs materiálů) a možnou degradaci Obvykle je využívána kombinace několika metod Postup od nedestruktivních metod k destruktivním Nejprve zařadit metody pro získání základního přehledu o složení vzorku (optická mikroskopie, IR, Ramanova spektroskopie) Následují metody, které umožní rozdělit složky vzorku (chromatografie, MS) Na závěr destruktivní metody – (AAS, AES,…) Při výběru vhodných metod je vždy potřebná spolupráce restaurátora, technologa a analytika
Úroveň poznávání
Kámen
Kovy
Keramika
Sklo
Dřevo
Jednoduchý vizuální průzkum a zkušenost
žula, mramor, vápenec, pískovec, břidlice aj.
železo, měď, mosaz, hliník, olovo aj.
hrnčina, kamenina, fajáns, porcelán
sodnovápenaté, křišťálové, broušené, olovnaté aj.
buk, bříza, borovice, dub, mahagon aj.
Mikroskopie
provenience kamene
identifikace struktury, distribuce materiálů ve slitině, složení
částečně struktura a skrze charakteristické rysy i původ
detekce koroze
přesné určení dřeviny
Chemická analýza
přesné složení, obsah jednotlivých minerálů
čistota materiálů ve slitině, příp. i původ
přesné složení
přesné složení a suroviny
pouze pomocné metody k mikroskopii
viz výše
viz výše
teplota výpalu a stáří
viz výše
viz výše
Instrumentální analýza
Papír
Textil
Další materiály
Živočišné materiály
Plasty
buničina, novinový, ruční, japonský papír aj.
bavlna, len, vlna, hedvábí, viskóza aj.
pryskyřice, vosky, oleje, tuky, gumy
rohovina, slonovina, želvovina, parohovina, usně
termoplasty, elastomery, reaktoplasty,
určení jednotlivých vláken – např. z listnáče nebo jehličnanu, příp. i druh
identifikace vláken, vzájemné poměry ve směsi, původ vlny, příp. spec. živočišných vláken
vypovídací schopnost je minimální, spíše podpora
Identifikace druhů i rozlišení mezi místem původu
K objasnění spec. otázek: např. podílu krystalické fáze, rozdělení pnutí apod.
pouze pomocné metody k mikroskopii vyjma identifikace příměsí
spec. k rozlišení syntetických vláken, jinak pouze pomocné metody
přesná identifikace
minimální využití – snad pouze pro důkaz fosforečnanů; u usní obsah vody a tuků
individuální identifikace
viz výše
viz výše
např. včelí, karnaubský, montánní vosk,
viz výše
rychlá a jistá identifikace
Nejčastěji analyzované materiály: •Kámen
•Omítky
a štuky •Nástěnná malba •Závěsná malba •Kovy •Sklo •Papír •Dřevo •Textil •Useň •Syntetické materiály
Petrografický průzkum základní informace o typu kamene – stereolupa, stereomikroskop bližší specifikace horniny - optická mikroskopie, stratigrafie nábrusu chemické složení složek horniny – optická polarizační mikroskopie výbrusu, SEM/EDS analýza, RTG difrakce identifikace zdroje kamene - izotopová analýza, mikropaleontologické srovnání hornin
Průzkum stupně degradace kamene zjištění stupně zavlhčení kamene – gravimetrické stanovení, měření vlhkoměry zjišťování stupně, rozsahu a typu zasolení – z výluhu stanovení odměrnou analýzou, selektivní elektrodou, iontovou chromatografií, fotometricky, kolorimetricky zjištění rozsahu, tloušťky a složení povrchových krust – SEM/EDS, RTG difrakce mikrobiologický průzkum – optická mikroskopie, fluorescenční mikroskopie, UV mikroskopie, speciální mikrobiologické testování Zjištění trhlin, dutin a prasklin – ultrazvuková analýza Zjištění polohy a tvaru kovových čepů – RTG analýzy, ultrazvuková analýza
Průzkumy povrchových úprav, doplňků a tmelů Stratigrafie vrstev v nábrusu – optická mikroskopie Analýza pigmentů – SEM/EDS, mikrochemické zkoušky, Ramanova spektroskopie, RTG difrakce Analýzy pojiv – optická mikroskopie s UV zářením, mikrochemické zkoušky, FTIR, chromatografie Analýzy tmelů – RTG difrakce, Ramanova spektroskopie, mikrochemické zkoušky, FTIR, chromatografie
Průzkum a popis aktuálního stavu – vizuální a mechanické zhodnocení Průzkum vlhkosti – gravimetrická metoda, karbidová metoda, konduktometrické detektory Průzkum zasolení – stanovení z výluhu –iontová chromatografie, spektrální metody, konduktometrie se selektivní elektrodou Analýza materiálového složení pojivo - optická mikroskopie, difrakční termická analýza, RTG-difrakce Plnivo – optická mikroskopie, RTG-difrakce, SEM, FTIR Průzkum stratigrafie souvrství – optická mikroskopie Průzkum povrchových úprav – FTIR, chromatografie
Určení techniky (secco, fresco) – v UV světle odlišná luminiscence Určení podmalby a přemaleb – fotografie v UV záření, IR reflektografie, stratigrafie nábrusu v UV a bílém světle Složení barevné vrstvy - stratigrafie nábrusu v UV a bílém světle, SEM/EDS, Ramanova spektroskopie, RTG-fluorescence, mikrochemické reakce, FTIR, chromatografie Analýzy intonacca – mikrochemické reakce, RTGdifrakce, SEM/EDS, gravimetrie, chromatografie Mikrobiální analýza – optická mikroskopie, speciální mikrobiologické metody
Průzkum aktuálního stavu malby – stereomikroskop, UV osvětlení Materiálový průzkum barevné vrstvy – stratigrafie pomocí optické mikroskopie nábrusu, mikroskopie s UV zářením, FTIR, chromatografie, SEM/EDS, RTG-difrakce Materiálový průzkum podložky – dendrochronologie, mikroskopie, RTG-analýza, RTG-fluorescence, RTG-difrakce, mikrobiologická analýza, SEM Průzkum následných zásahů a techniky malby – RTG-analýza, UV optická mikroskopie, IR reflektografie
Identifikace složení kovů – atomová emisní spektroskopie, RTG-fluorescence, atomová absorpční analýza, SEM/EDS, ICP/AES, PIXE, NAA Určení struktury kovu – metalografická analýza Průzkum stavu kovu a koroze – mikroskopie, RTGanalýzy, SEM, RTG-difrakce Zjišťování mechanických vlastností – dle příslušných norem pro testování jednotlivých mechanických vlastností Průzkum předchozích zásahů – stratigrafie nábrusu s optickou mikroskopií, UV osvětlení, FTIR, Ramanova spektroskopie, SEM/EDS, RTG-difrakce, mikrochemické zkoušky
Určení chemického složení skla – RTGfluorescence, SEM/EDS Zjištění aktuálního stavu skla – SEM, SEM/EDS, PIXE, RTG-difrakce, Průzkum povrchových úprav – FTIR, SEM/EDS, Ramanova spektroskopie, RTGfluorescence Průzkum předchozích zásahů – posouzení luminiscence v UV záření, FTIR
Struktura a složení papíru – mikroskopie ve viditelném a UV záření Fyzikální vlastnosti – hmotnost, tloušťka, vlhkost (gravimetricky, vlhkoměry), mechanické vlastnosti (dle platných norem), optické vlastnosti (kolorimetrie, spektrofotometrie) Kyselost papíru – z vodného výluhu acidobazickou titrací, potenciometrické měření pH elektrodou Alkalická rezerva papíru – acidobazická titrace Průzkum biologického napadení – stereolupa, optická mikroskopie ve viditelném, UV záření, speciální mikrobiologické metody Průzkum stavu papíru – SEM, plynová chromatografie, stanovení pH, FTIR, SEM/EDS Analýzy grafických materiálů – optická mikroskopie, Ramanova spektroskopie, FTIR, kapalinová chromatografie, SEM/EDS, mikroskopická analýzy nábrusu
Určení druhu dřeva – stereolupa, optická mikroskopie Průzkum biologického napadení – stereolupa, optická mikroskopie, speciální mikrobiologické analýzy Průzkum povrchové úpravy – mikroskopie nábrusu (stratigrafie) , mikroskopie s UV zářením, FTIR, chromatografie, SEM/EDS, RTG-difrakce Určení stáří dřeva – dendrochronologie Zjištění mechanických vlastností – dle příslušných norem
Zjištění aktuálního stavu textilu – stereolupa, mikroskopie, Průzkum biologického napadení – optická mikroskopie, SEM, speciální mikrobiologické analýzy Průzkum předchozích zásahů – stereolupa, optická mikroskopie, FTIR Analýzy druhu textilních vláken – optická mikroskopie ve viditelném, UV a polarizovaném záření, mikrochemické zkoušky, FTIR, SEM Průzkum technologie výroby – stereolupa, optická mikroskopie, SEM Průzkum znečištění textilu – stereolupa, optická mikroskopie, FTIR, SEM Průzkum barevnosti – kolorometrie, kapalinová chromatografie, FTIR, RTG-fluorescence
Stanovení typu – stereolupa, optická mikroskopie, SEM Určení typu činění – SEM/EDS, kapalinová chromatografie, mikrochemické zkoušky Průzkum biologického napadení – stereolupa, optická mikroskopie, speciální mikrobiologické analýzy Analýzy výzdobných úprav – SEM/EDS, FTIR, Ramanova spektrometrie, chromatografické metody Určení tukovacích prostředků – FTIR, planová chromatografie Stanovení stupně degradace usně – morfologické změny (optická mikroskopie, SEM), stanovení pH (konduktometricky s pH dotykovou elektrodou), stanovení vlhkosti (gravimetricky, vlhkoměry), nasákavost, obsah SO42- (iontově selektivní elektrodou), chemické složení kolagenu (HPLC), termická stabilita, stanovení obsahu solí Cu a Fe (SEM/EDS, RTG-difrakce)
Chemická analýza – FTIR analýzy Průzkum obsahu kovů – RTG-fluorescence, SEM/EDS
Obvykle se jedná o první krok analýzy památek. Mikroskopie jako taková, je rychlá a jednoduchá metoda, pro kterou zpravidla není třeba složitě připravovat vzorky. Ve spojení s digitálním fotoaparátem či digitální kamerou umožňuje pořízení a uchování velkého množství dat. Podává základní informace o podrobnostech na povrchu památky. Umožňuje pozorovat objekty a struktury do 1000 násobného zvětšení a rozlišením 0,2 mikrometru .
Prvním krokem k tomu bylo zvládnutí techniky broušení čoček do brýlí italskými mnichy ve 14. století. Patrně jako prvý sestrojil použitelný mikroskop holandský brusič čoček a výrobce brýlí Zacharias Jansen někdy kolem roku 1590. Ale teprve Anthony van Leeuwenhoek vymyslel, jak přesně vybrousit čočky a jak je sestavit a upevnit, aby vytvořily silný zvětšovací efekt. V roce 1857 vyrobil Carl Zeiss první mikroskop jak jej známe dnes. Optický mikroskop dosáhl ve 30. letech své teoretické hranice. Ta je limitována 1000 – 1500 násobným zvětšením a rozlišením 0,2 mikrometru. Vědci chtěli vidět detaily buněk, což vyžaduje zvětšení řádově 10 000násobné a vývoj pokračoval k elektronovému mikroskopu.
Podle počtu okulárů – monokulární, binokulární, trinokulární. Podle osvětlení objektu – v procházejícím nebo dopadajícím světle. Podle osvětlení okolí objektu – ve světlém poli, v temném poli. Podle výsledného obrazu – fluorescenční, polarizační.
Světlo prochází skrz vzorek. Používá se při průzkumu mikrobiologického napadení materiálů. Pozorování řezu dřeva k určení jeho typu nebo stáří.
Buk – příčný řez
Používá se pro průzkum vzorků, které nelze prosvítit. Nejčastější aplikace při průzkumu nábrusu (kolmém k povrchu). Sledování stratigrafie (posloupnost vrstev různých materiálů nebo nátěrů). Ve spojení s UV osvětlením (organické materiály), nebo při aplikaci selektivních historických barviv možnost základní informace o materiálovém složení. Průzkum korozních produktů na povrchu kovů, povrchové koroze skla.
Stratigrafie barevných vrstev (optický mikroskop) - kovaná polychromovaná barokní mříž, zámek Štáblovice
Fluorescenční mikroskopie je založena na schopnosti některých látek emitovat viditelné světlo po ozáření světlem o kratší vlnové délce UV záření. Fluorescenci vykazují organické sloučeniny s aromatickým kruhem či heterocyklem. Ke vzorkům je možno přidávat fluorescenční barviva.
Vitální barvení bakterií (mikrobiální poškození).
Polarizační mikroskopie využívá vlastnosti světla, které říkáme polarizace. Hlavní využití při pozorování neprůhledných objektů v mineralogii a geologii.
Limonitizovaný vápenec, 92 % kalcitu, na snímcích je patrná vrstevnatá textura.
o
o
Rentgenové záření má vlnovou délku v rozsahu 0,01 – 10 nm. RTG záření vzniká v rentgence – dutá trubice s katodou (z ní žhavením vyletují elektrony) a anodou z W (díky vloženému napětí na ni elektrony dopadají velkou rychlostí a tím způsobují RTG záření). Typy rentgenového záření: brzdné – rychle letící elektrony se dopadem na anodu zbrzdí a vydají energii, ta se udává v eV (využití v lékařsví, defektoskopii). charakteristické – dopadem elektronu na anodu dojde k vyzáření fotonu charakteristického RTG záření (char. pro konkrétní prvek – využití při kvalitativní analýze).
Absorpce (pohlcení) RTG záření závisí na druhu (vlastnostech) a množství daného atomu. V důsledku různé absorpce RTG záření různými látkami poskytuje informace o fyzikální struktuře materiálu. Využití při defektoskopii. Při zkoumání památek rozlišení jednotlivých vrstev pigmentů na obrazech s různým obsahem Pb, určení tvaru železných předmětů pokrytých koroznímu vrstvami, cínování, doplňky, určení vnitřní struktury či mechanismů památek
pH měrná elektroda Mobilní zdroj UV záření Stereolupa Digitální vlhkoměry Sady pro mikrochemické testování
KOPECKÁ, Ivana. Průzkum historických materiálů : analytické metody pro restaurování a památkovou péči /. Praha : Grada Publishing, 2005. 101 s. ISBN 80-2471060-9 (brož.). NOVOTNÁ, Miroslava. Metody instrumentální analýzy při průzkumu památek /. Praha : STOP, 2001. 107 s. ISBN 80-902668-7-8 (brož.). KLOUDA, Pavel. Moderní analytické metody/.Ostrava: Pavel Klouda, 2003. 132s. ISBN 80-86369-07-2(brož.). Čech-Barabaszová, K., Mamulová Kutláková, K., Holešová S., Ritz, M., Simha Martynková, G. Vybrané instrumentální metody analýzy materiálů a nanomateriálů. Brno: Cerm, 2012, 194s. ISBN 978-807204-810-6
