Účinky záření na sbírkové materiály
1
Záření - základní pojmy • elektromagnetické spektrum tvoří několik typů záření • světlo má charakter elektromagnetického vlnění • optické záření – elektromagnetické záření s vlnovými délkami od 100 nm do 1 mm (UV – VIS – IR) • světlo (viditelné) je záření v intervalu cca 380 – 780 nm; jediné, které dokáže vyvolat zrakový vjem • záření z IR (cca 780 – 10 000 nm) oblasti vyvolává lokální zvýšení teploty • záření z UV (cca 100 – 380 nm) oblasti iniciuje zejména v organických materiálech fotochemické reakce 2
Každé zkrácení vlnové délky o 90 nm zdesetinásobí poškození
3
Optické záření (UV, VIS, IR) UV záření UV – C (abs. atmosférou) UV – B (abs. sklem) UV – A (neabs. sklem) Viditelné světlo
100 nm – 1 mm
IR záření IR – A IR – B IR – C
780 nm – 1 mm 780 nm – 1,4 μm 1,4 μm – 3,0 μm 3,0 μm – 1 mm
100 nm – 380 nm 100 nm – 280 nm 280 nm – 315 nm 315 nm – 380 nm 380 nm – 780 nm
4
Světlo - základní veličiny • zářivý tok – množství energie přenesené za jednotku času 1 watt [W] • světelný tok – udává kolik vyzáří do všech směrů světelný zdroj; jednotkou je 1 lumen [lm]. • jas je veličina, na kterou bezprostředně reaguje zrakový orgán; udává se v [cd/m2] • intenzita osvětlení – množství světelného toku dopadající na určitou plochu; udává, jak intenzivně je určitá plocha osvětlena; jednotkou je 1 lux [lx]; lx = lm/m2 . (E= 1 lx když 1 lm dopadne rovnoměrně na plochu 1 m2) 5
schéma pro vysvětlení základních pojmů (Koesling) - úhel vyzařování - světelný tok [lm] - osvětlená plocha [m2] - intenzita osvětlení [lx]
6
Světlo - základní veličiny • osvit – násobek intenzity osvětlení a celkové doby expozice [lx.h]; v praxi se vyjadřuje v [klx.h] nebo [Mlx.h] • roční poškozující expozice (max. příp. doba osvětlení) [lx.h/rok] • energie UV záření – se měří jako zářivý tok UV záření vztažený na jednotku světelného toku viditelného světla; jednotkou jsou mikrowatty na lumen [μW.lm-1]
7
Příklad aplikace roční poškozující expozice (maximální přípustné doby osvětlení) Příklad: Hodnota 0,05 Mlx.h/rok (50000 lx.h/rok) značí, že předmět smí být vystaven cca 3 měsíce v roce (tj. 100 dní po 10 h při osvětlení do 50 lx)
8
Expozice světlem • Citlivost na světlo je u příslušných materiálů klasifikována jak z hlediska intenzity osvětlení, tak z hlediska expozice (ta se obvykle vztahuje na dobu jednoho roku). • Doporučené hodnoty světelné expozice uvádí ISO R 105 (Blue Wool Standards). • Právě registrovatelné vyblednutí JNF (just noticeable fade) • U předmětů citlivých vůči světlu je nezbytné chránit předměty nejen před UV zářením, ale i před zářením z viditelné oblasti (zejména fialovým a modrým světlem). 9
Faktory ovlivňující stupeň degradace • intenzita osvětlení • vlnová délka dopadajícího světla • celková expozice
• druh materiálu • aktuální stav předmětu
10
Změna barevnosti textilie vlivem světelného záření zničeno
zachováno
11
Změna barevnosti pokožky žáby vlivem světelného záření
12
Kategorizace materiálů a typů předmětů dle citlivosti • velmi citlivé materiály (citlivá org. barviva, vodové barvy, kvaše, koláže, miniatury, knihy, tisky, kresby, poštovní známky, rukopisy, tapety, všechny textilie, barvené usně, etnografické předměty, biologické sbírky) (ISO stupně 1-3) • dosti citlivé materiály (anorganické pigmenty, olejové a temperové barvy, dřevo, evropské a orientální laky, nebarvená usně, kosti, rohovina, slonovina, želvovina, některé druhy kvalitního papíru apod.) (ISO stupně 4-6) • omezení dlouhodobého silného osvětlení – málo citlivé materiály (přímé sluneční světlo, reflektory) - sklo, barevné glazury a emaily, drahé kameny • osvětlení bez omezení – materiály na světlo necitlivé kovy, kámen, neglazovaná keramika apod. Maximální intenzita osvětlení by neměla překročit 300 lx! 13
Standard modré vlny
14
Doporučená maximální přípustná doba osvětlení pro exponáty Po 100 letech bude JNF (právě pozorovatelné vyblednutí) znatelné při expozici cca
Kategorie
Příklady předmětů
vysoká citlivost ISO 1,2,3
grafické dokumenty, albuminové tisky, barevné fotografie, pergamen, úseň, textil, tapiserie, přírodovědné organické sbírky, černobílé fotografie
10 000 lux.h za rok
střední citlivost ISO 4,5,6
olejomalby, tempera, dřevo, polychromované plastiky, kost, slonovina
100 000 lux.h za rok
Nízká citlivost ISO 7,8
kámen, kovy, keramika
3 000 000 lux.h za rok
15
Citlivost materiálů Stupeň podle ISO (modrá vlna) Expozice vyvolávající první JNF (Mlx.h) Doporučený limit maximální roční expozice (týdny) Viditelná změna barvnosti o jeden stupeň podle JNF (roky) Intenzita osvětlení (lx)
citlivé
středně citlivé
trvanlivé
1
2
3
4
5
6
7
8
0,4
1,2
3,6
10
32
100
300
900
4
12
24
115
320
4785
50
16
Zdroje světla • sluneční světlo - 10000 - 130000 lx; denní světlo má 12,8krát vyšší poškozující účinek než světlo ze žárovky! • žárovky (100 W) - 120 lx; 75 μW.lm-1 • halogenové žárovky (zrcadlo) – (50 – 300 lx) • studené lampy (interferenční zrcadlo, nízký podíl IR!) • zářivky • kompaktní zářivky • LED osvětlení • halogenidové výbojky • sodíko-xenonové a vysokotlaké sodíkové výbojky 17
Sluneční záření • • • •
nejlepší podání barev obsahuje podíl IR a UV záření vysoká intenzita osvětlení nedá se regulovat
18
Žárovky • nízká cena • vysoký podíl IR záření - většina energie se mění na teplo - nedoporučuje se přímo do vitrín • relativně krátká životnost • nepříliš dobré podání barev
19
Halogenové žárovky • delší životnost než klasické wolframové žárovky • nutnost odfiltrování UV záření • emitují teplo jako žárovky – vyjma studených lamp
20
Osvětlení výstavního prostoru halogenovými zdroji – lampy zavěšeny v rámu, který umožňuje jejich snadné přemístění
21
Zářivky • vyšší výkon při nižší spotřebě elektrické energie • emise UV záření • horší podání barev • delší životnost • tzv. „úsporná žárovka“ = kompaktní zářivka 22
23
Výbojky • různé druhy (vysokotlaké, nízkotlaké sodíkové, xenonové, halogenidové) • většinou horší podání barev a emise UV záření - silné zdroje záření většinou se nepoužívají pro expoziční účely 24
Světlovodná optická vlákna • využívají principu totální reflexe dutých vláken zevnitř pokrytých plasty nebo sklem • výhodou je tzv. „studené světlo“ bez IR složky záření - UV záření závisí na zdroji
25
26
Světlo emitující diody - LED • malé zdroje jednobarevného světla • emise VIS z polovodičových elektrod diody při průchodu elektrického proudu • OLED – organické LED, „světelné tapety“
27
28
Osvětlení vitrín LED zdroji
29
Barevná teplota • teplota chromatičnosti • viditelné světlo určité barevné teploty má barvu tepelného záření • měří se v kelvinech [K] • 1200 K – svíčka • 2800 K – žárovka • 5000 K – denní světlo, zářivky • 6000 K – jasné polední světlo • 10000 K – zamračená obloha
30
Eliminace UV záření • užití záclon, žaluzií, rolet apod. • užití vhodného světelného zdroje (případně upraveného - např. návleky na zářivkové trubky) • využití účinků různých průhledných materiálů • odstranění UV podílu pomocí odrazu od vhodného povrchu (bílé nátěry titanovou a zinkovou bělobou) • sklo, polymetylmetakrylát, polykarbonát a další materiály absorbují pouze část UV spektra o kratší vlnové délce; ochranu lze zesílit pomocí laků nebo fólií POZOR tyto materiály rychle stárnou a jejich účinnost se mění! 31
Využití stínících prostředků
32
Ochranné fólie
33
Další doporučení • světelné zdroje emitující IR zaření by neměly být umístěny uvnitř vitrín – neplatí pro LED zdroje • pro dokumentaci, konzervaci apod. je limit mezi 1000 - 2000 lx; pro běžné fotografování je vhodnější užít blesk
34
Metody měření • intenzita osvětlení se měří luxmetry (je nutno eliminovat případné chyby měření, které mohou výsledek změnit i o 100 a více procent) • UV-metry se měří intenzita UV záření (W.m-2), resp. energie či podíl UV záření (W.lm-2)
• celková expozice se měří aktinometry (klx.h/r) (nízké úrovně světelnými dozimetry typu – Light Check); LCU a LCS pokrývají oblast velmi nízkých světelných expozic od 0 do 400 klx.h/rok 35
36
37
LightCheck ® Ultra použitelné do maximálně 120 000 lx/h (do vyblednutí) LightCheck Ultra
osvit (lx/h)
4U
75 000 - 100 000
3U
45 000 - 75 000
2U
30 000 - 45 000
1U
5 000 - 30 000
0U
0 - 5 000
38
LightCheck ® Sensitive použitelné do maximálně 400 000 lx/h (do vyblednutí) LightCheck Sensitive
osvit (lx/h)
4S
> 340 000
3S
200 000-340 000
2S
80 000-240 000
1S
60 000-100 000
0S
Below 60 000
39
Testování světelných dozimetrů Lightcheck® (LCS) ve VMP v Rožnově p. R. 2004-5
40
41
Světelný životopis předmětu
42
