Indagini diagnostiche: XRF e analisi al SEM

Oggi il restauro non è più affidato ad artisti o artigiani che “riparano”, “ridipingono” o “riportano all’antico splendore” l’opera d’arte, bensì a personale specializzato che effettua uno studio tecnico e storico, e che in base a questo mette in atto operazioni che ne assicurino la conservazione.

Lo studio preliminare acquista quindi un’importanza fondamentale per lo studio del bene artistico. Tale conoscenza avviene tramite studi archivistici e diagnostici, quest’ultimi, soggetto della trattazione, vanno dalle osservazioni empiriche alle analisi scientifiche più complesse.

Tutte le indagini diagnostiche che vedremo hanno in comune lo sfruttamento di fenomeni fisici legati a differenti onde elettromagnetiche (luce), e alla loro interazione con la materia.

In generale si può dire che ad ogni tipo di onda elettromagnetica corrisponde una differente frequenza, o energia.

La prima indagine che andremo a osservare è quella a XRF (X-Ray Fluorescence). Questa tecnologia venne sfruttata nel campo della conservazione dei beni culturali per la prima volta alla fine degli anni ‘60, oggi risulta molto diffusa non solo nei laboratori di analisi ma è anche in dotazione nei musei o nelle ditte di restauro. Il principio fisico su cui si basa tale indagine è la fluorescenza dei raggi X. L’analisi avviene irradiando raggi X sulla superficie da analizzare, i raggi vengono assorbiti dagli atomi che, a loro volta, emettono altri raggi X di energia differente che vengono registrati dalla strumentazione. Ogni elemento della tavola periodica emette una particolare frequenza di raggi X, da ciò è possibile capire l’elemento presente sulla superficie e, in base all’intensità del fascio, anche la sua quantità. Questi risultati sono molto utili nell’analisi dei pigmenti, che spesso sono molto simili tra loro o in quantità tanto scarsa da non essere visibili ad occhio nudo.

L’XRF ha inoltre importanti vantaggi quali la velocità dell’analisi (meno di 1minuto), e la portabilità, l’apparecchio è infatti impugnabile con una mano e riponibile in una semplice valigetta.

Vanno però anche specificati i limiti di questa tecnologia: in primis non è possibile identificare gli elementi con peso atomico minore, come il carbonio, che esclude perciò l’analisi di ogni sostanza organica. In secundis i raggi X penetrano in modo variabile nella materia perciò a ogni indagine va considerato che non si sta analizzando solo ciò che si vede ma anche fino ad un centinaio di micron all’interno della materia. Se ad esempio si sta analizzando una foglia metallica lo strumento ci darà informazioni, oltre che del metallo, anche dell supporto a cui esso è adeso, col rischio di confondere quindi l’operatore.

Dove non possono arrivare i microscopi ottici nell’osservazione dei più piccoli dettagli ci arriva il SEM (Scanning Electron Microscope). Questa apparecchiatura consente di osservare campioni fino a 100 000x contro i 1500x di un microscopio ottico. Il funzionamento di base è dato dall’emissione di un fascio di elettroni provenienti da un filamento di tungsteno che viene concentrato tramite lenti elettroniche e direzionato sul campione grazie a un sistema di scansionamento. Sebbene suoni complicato fino a qui questa apparecchiatura non è troppo dissimile da un televisore a tubo catodico, ciò che dà i veri risultati sono le analisi di ciò che viene irradiato o riflesso dalla superficie. Dato che si proietta sulla superficie una grande quantità di elettroni questi possono essere analizzati con più tecniche contemporaneamente fornendo informazioni quali: l’aspetto superficiale (grazie alla scansione avvenuta tramite il fascio di elettroni), la composizione chimica, informazioni elettriche o la morfologia interna. In relazione a quest’ultima va specificato che, data la dimensione decisamente più piccola dell’elettrone emesso rispetto a quella degli atomi del campione, l’analisi non avviene solo sulla superficie ma anche, in parte, all’interno del campione, perciò non si analizza una superficie bensì un volume.

Bibliografia

Potrai trovare la bibliografia relativa agli articoli di Restauro e Conservazione nella pagina della Rubrica, sotto l’elenco degli articoli consultabili.

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