Vers%des%analyses%chimiques%3D%des%œuvres%d'art ... · R^2 = 0.99886 β y0 -22.34361 ±36.26142 xc...

Vers des analyses chimiques 3D des œuvres d'art. Développement d'un appareil portable

de microfluorescence X en mode confocal Ina Reiche1,2 & Katharina Müller1

1 – Laboratoire d‘Archéologie Moléculaire et Structurale UMR 8220 CNRS UPMC Paris VI

2 – Rathgen-‐Forschungslabor, Staatliche Museen zu Berlin-‐ Preußischer Kulturbesitz En collaboration avec P. Walter1, P. Martinez1, V. Mazel3, B. Kanngießer4, S. Bjeoumikhova5

3 – Laboratoire Matériaux et Santé, Univ. Paris-‐Sud 4 – Technische Universität Berlin (TUB) 5 – InsTtute for ScienTfic Instruments (IfG) GmbH Berlin

Les journées de l’interdisciplinarité – 10-11 décembre 2014

Ana

lyse

d’u

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Car

oto,

Mus

ée d

u Lo

uvre

Grande groZe, Arcy-‐sur-‐Cure, France, 24500-‐28000 BP

Aristote, Juste de Gand/ Pedro BerrugueZe, Louvre,

15th c.

Saskia, Rembrandt, KupfersTch-‐kabineZ SM Berlin, 1633

Ø 100x200 µm2

Du site archéologique ou du musée è in situ, au labo ou aux grands instruments

Sciences du patrimoine culturel et ses défis

•  Objets rares et précieux è pas d’échanHllonnage ou seulement micro-‐prélèvement •  Nature hétérogène et altérée des matériaux du patrimoine è observaHons à différentes échelles et combinaison de méthodes sensibles et non destrucHves

Contraintes spécifiques

Objets

Matériau

Examens (microscopie,

imagerie)

Marqueurs chimiques, isotopiques, structuraux ou

morphologiques / Analyse statistique

Étude et prise en compte des phénomènes d’altération

Site archéologique ou collection muséale

?

? Datation ? Savoir faire ? Techniques ? Capacités cognitives ? Acquisition et circulation de la matière première ? Migration des populations ? Alimentation ? Agriculture ?

industrialisation ? Exploitation des ressources ? Santé ? …

Approche interdisciplinaire

Modélisation des processus

(références modernes ou

simulation numérique)

Interprétation des données dans le contexte

Analyses physico-

chimiques, biologique et/ou tests

mécaniques

µCT

PIXE

ConcentraFon

RésoluFon spaFale Nature de

l’informaFon

%

ppm

ppb

mm

µm

nm Structurale Moléculaire

élémentaire

Non destruc,ve 1D, 2D → 3D Portable

Isotopique

Approche analyFque générale : Combinaison de méthodes analyFques

complémentaires, si possible in situ ou non invasives

MagnéFsme

XRF

PIXE

Raman

XRD

Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC

Développement d’un appareil portable de microfluorescence X en mode confocal pour l’analyse non-invasive des couches picturales des œuvres d’art

MoFvaFon : MFX en mode confocal (MFX-‐3D) permet des microanalyses X non-‐invasives, résolus en 3 dimensions

En collaboration avec :

Matériaux hétérogènes ou présentant des structures sous forme de différentes couches : couches picturales (peintures et objets polychromes),

glaçures, paHnes, couches de corrosion etc.

Prototype portable MFX-3D

Analyses in situ (musées, sites archéologiques) Accès moins restreint aux œuvres

(objets fragiles ou des grandes tailles, peintures murales)


Ø  ApplicaHon, tableaux de la Renaissance

(Louvre) Profils en profondeur

« Hommes illustres »

Identification des repeints

Reiche, Müller et al., JAAS 2012 Eveno, Müller et al., Studies in Cons. acc.

Müller, Eveno et al., ICOM-‐CC 2014


Ø  Principe MFX confocal

Kanngiesser, Malzer, Reiche NIMB 2003 Mantouvalou et al., JAAS 2010

Ø  Montage appareil du labo (C2RMF, Louvre)

Tube de rayon X (Rh)

Microscope

X-‐Flash SDD-‐Détecteur

OpFques de rayons X

LouX3D

Reiche, Müller et al., JAAS 2012

Historique du développement de la microfluorescence X en mode confocal


Méthode – microfluorescence X en mode confocal

Mantouvalou et al., JAAS 2010


Méthode – MicroFX en mode confocal (3D) au labo

Tube de RX Microscope

Détecteur

Capillaires

Montage expérimental au C2RMF

LouX3D

CollaboraHon scienHfique :

Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC Reiche et al. J. Anal. At. Spec. 2012

Prototype LouX3D

-1100 -1080 -1060 -1040 -1020 -1000 -980 -960 -940 -920

0

2000

4000

6000

8000

Data: TI2µM50S5µM_BModel: Gauss Chi^2 = 10831.78225R^2 = 0.99886 y0 -22.34361 ±36.26142xc -1022.24571 ±0.14408w 45.10061 ±0.402A 460568.37726 ±5022.85231

Inte

nsité

(Kα

+Kβ)

position / µm

Scan Ti 2 µm

-1160 -1140 -1120 -1100 -1080 -1060 -1040 -1020

0

500

1000

1500

2000

2500

3000 Data: GE10µM50S5µ_BModel: Gauss Chi^2 = 3232.81652R^2 = 0.9976 y0 -25.79321 ±20.30929xc -1085.83731 ±0.18652w 34.70096 ±0.4939A 131177.3417 ±2224.64794

Inte

nsité

(Kα

+Kβ)

position / µm

Scan Ge

CaractérisaHon du montage : scans à travers de feuilles métalliques fines

Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC Reiche et al. J. Anal. At. Spec. 2012

Montage expérimental au C2RMF, Palais du Louvre, Paris (LouX3D)

LouX3D : mesures sur des tableaux


Les “Hommes Illustres” – “Uomini Illustri”

•  Peints au 15e siècle pour le Studiolo de Frederico Montefeltro à Urbino •  Beaucoup de modificaHons au cours de leur existence •  IntervenHon importante lors du déménagement à Rome en 1631 (panneaux découpés en 28 peintures de chevalet) •  14 portraits exposés au Louvre depuis 1862 (les autres sont au Palais d’Urbino)


Louvre Palais d’Urbino

Méthode

Analyse non invasive des couches picturales par fluorescence X en mode confocal

IdenHficaHon et caractérisaHon des modificaHons

ReconstrucHon de l’apparence d’origine


Techniques picturale

Aristote Platon

Virgil

Aristote

Profil en profondeur : sur l’étole ModificaFon : pourpre sur du rouge ?


Reiche et al. J. Anal. At. Spec. 2012

Aristote Profil en profondeur point 1 De la surface vers l’intérieur


Profil en profondeur point 1 Pas de 10 µm

3e couche : Hg (vermillon)

Repeint detectable d’une façon non invasive

Surface : Fe, Ca + organique ?

2e couche : Fe, Ca + Pb (blanc de plomb ?)

Aristote

Reiche et al. J. Anal. At. Spec. 2012

ReconstrucHon de l’apparence d’origine

Aujourd’hui 15e s.


Ø  ApplicaHon, tableaux de Renaissance (Louvre)

Profil en profondeur

« Hommes illustres »

Identification des repeints

Reiche, Müller et al., JAAS 2012 Eveno et al., Studies in Cons. acc.

Müller et al., ICOM-‐CC 2014 Reiche et al. en prép.


Ø  Principe MFX confocal

Mantouvalou et al., JAAS 2010

Ø  Montage appareil du labo (C2RMF, Louvre)

Tube de rayon X (Rh)

Microscope

X-‐Flash SDD-‐Détecteur

OpFques de rayons X

LouX3D

Reiche, Müller et al., JAAS 2012

Développement d’un appareil portable de microfluorescence X en mode confocal pour l’analyse non-invasive des couches picturales des œuvres d’art

Katharina Müller, Philippe Walter & Ina Reiche : LAMS, UPMC UMR 8220 CNRS

ConstrucHon de l tête de mesure

PerspecFves : ApplicaHons dans les

collecHons

Ø  ConcepHon du prototype portable

Construction : tête de mesure

Fixe

amovible

Défi instrumentaTon 2013-‐14


Conclusion Plusieurs expériences en fluorescence X en mode confocal réalisées sur des peintures de musées

Ø  grand potenHel pour l’analyse non-‐invasive des peintures Nouvelles informaFons obtenues sur :

Ø  différents types de pigment Ø  la straHgraphie picturale Ø  des repeints et modificaHons des

peintures au cours du temps d’une façon non-‐invasive

è  vers une analyse chimique 3D des peintures et objets polychromes

avant après

Établissement d’un nouveau prototype de MFX-‐3D portable Ø  Grâce au défi instrumentaHon de la MI CNRS :

AcquisiHon des éléments et financement de la tête de mesure


•  2014/15 : Finaliser le nouveau prototype en mode confocal portable (MFX3D) •  À plus long terme : Combiner les analyses MFX3D avec la FX 2D en mode balayage

PerspecHves

Icône russe datant du 19e s., collection privée (S. Legrand)

Cartographie chimique de Au L (scan FX - 2D)

Collaboration et © : M. Alfeld (PhD), S. Legrand, K. Janssens, Université d’Anvers

Profil en profondeur (scan MFX - 3D)


Application de la

dorure ?

Remerciements •  MI du CNRS pour financement •  collègues scienHfiques allemands, parHculièrement de la TU B et d’IfG •  réseau CAIRN MI CNRS pour les échanges scienHfiques •  collègues du C2RMF •  les musées :

²  Musée du Louvre ²  Musée d’Orsay ²  Gemäldegalerie Berlin ²  Museum für AsiaHsche Kunst

Berlin •  Erin Mysak, Harvard University

Merci de votre atenHon ! Ina Reiche et al. LAMS CNRS/UPMC

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