Raman Spectroscopy in Archaeological Studies

Význam tématu

Ramanova spektroskopie je neni destruktivni metoda nabizejici detailni informace o molekularni strukturni a mineralogicke kompozici archeologickych artefaktu primo na miste bez nutnosti odběru vzorku. Umoznuje identifikaci pigmentu, barviv a mineralnich slozek, cimz prispi k dataci, urceni provenience a overeni autenticity kulturnich pamiatek.

Cíle a přehled studie

Cilem prezentovanych pripadu aplikace prenosne Ramanovy spektroskopie je:

• Characterizace prehistorickych maleb v Abrigo de los Chaparros pod otevrenym nebem, vcetne identifikace pigmentu a prusad na povrchu kamennych utvaru
• Analýza polychromie a mineralnich slozek v omitkach a dekoracich ve sali korolu v Alhambre, vcetne sledovani degradacnich procesu

Použitá metodika a instrumentace

V terennich merich byla pouzita prenosna Ramanova spektrometrie zalozena na instrumentu i-Raman Plus 785H, klicove parametry:

• Laserove excitationni vlnova delka 785 nm s nastavitelna vykonem od 3 mW
• Rozsah mereneho spektra 65 cm-1 az 2800 cm-1
• Vysoce citlivy CCD detektor s TE ochlazenim pro minimalizaci sumu pri dlouhych ctech
• Vlaknovodova sonda pro flexibilni mereni na ruznych tvarech a velikostech povrchu
• Prislusenstvi: video mikroskopicka hlavice pro presne zamereni, manualni tripod pro stabilizaci sondy, XYZ polohovaci stolky

Hlavní výsledky a diskuse

V pripade maleb v Abrigo de los Chaparros byly v dennim svetle mereny vrcholy odpovidajici hematitu, kyselina uhlicita ve formě whewellitu a sulfanatu v podobe gypsumu. Pomoc specialni piskove cerny carovy kapy minimalizovala interferenci slunce, prachu a povrchovych nateru.

Ve studii dekoraci Hall of Kings v Alhambre:

• Modre pigmenty odpovidaji lazuritu v lapis lazuli s charakteristickym Ramanovym vrcholem u 548 cm-1, ktery umoznuje odhad provenience kamene
• Cervene odstiny byly identifikovany jako cinnabar a minium, vcetne sledovani degradace cinnabaru na calomel
• Analýza pozustatku zlaceni odhalila oxidy cinu, coz ukazuje na nahradu zlata pri pozdejsich restauracich

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umoznuje neni destruktivni mereni v reálnem case priamo na pamiatce bez nutnosti transportu nebo odběru vzorku. Vyuziti vlaknovodove sondy a lehkeho stativu vetsuje pristupnost obtizne dostupnych míst a pozwaluje ziskavat reprezentativni data z rozlelych ploch. Regulace vykonu laseru zpusobuje minimalni riziko poskozeni citlivych nebo tmavych pigmentu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj prinasi miniaturizaci instrumentu, lepsi integraci s hyperspectralnim zobrazovanim a posun v smeru automatizovaneho zpracovani dat pomoci multivariatni a uměle inteligence. Zajimave je take spojeni s jinymi neni destruktivnimi technologiemi jako FTIR nebo mobilni rentgenova fluorescence pro komplexni materialove profilovani.

Závěr

Prenosna Ramanova spektroskopie se ukazala jako klicova metoda pro ochranu a analyzu kulturniho dedictvi. Umoznuje podrobne studium materialu, sledovani degradace a podporuje rozhodovaci procesy pri restaurovani bez nutnosti zasahovat do cenne struktury artefaktu.

Reference

1. A Hernanz et al Spectroscopic characterisation of crusts interstratified with prehistoric paintings preserved in open air rock art shelters J Raman Spectrosc 2014 45 1236 1243
2. A Dominguez Vidal MJ de la Torre Lopez R Rubio Domene MJ Ayora Canada In situ noninvasive Raman microspectroscopic investigation of polychrome plasterworks in the Alhambra Analyst 2012 137 5763 5769
3. MJ de la Torre Lopez A Dominguez Vidal MJ Campos Sunol R Rubio Domene U Schade MJ Ayora Canada Gold in the Alhambra study of materials technologies and decay processes on decorative gilded plasterwork J Raman Spectrosc 2014 45 1052 1058