Лазер замест піпеткі
— Напачатку 2000-х гадоў я сумяшчала працу ў Інстытуце фізікі і ў фізіка-хімічнай лабараторыі Нацыянальнага мастацкага музея. У апошняй на той час адным з асноўных спосабаў ідэнтыфікацыі жывапісных рэчываў быў кропельна-хімічны: з карціны бралі мікрафрагменты каляровых пластоў разам з грунтам і з дапамогай хімічных рэактываў выяўлялі катыёны металаў, якія ўваходзілі ў склад мастацкіх матэрыялаў. Але наколькі тое эфектыўна? Па-першае, у хіміі існуе такое паняцце, як адчувальнасць рэакцыі. Можна валодаць выдатнымі рэактывамі, але, калі патрэбнага вам пігменту ў саставе фарбы замала ці ён увогуле змяшчаецца толькі ў прымесі, рэакцыя не адбудзецца. Адпаведна, пра праўдзівасць даследавання няма гаворкі. Па-другое, адной рэакцыі не хопіць, каб высветліць усе рэчывы ў складзе фарбы. Неабходна правесці 5 — 6 розных рэакцый, напрыклад, на свінцовыя бялілы, катыёны медзі і гэтак далей. Пасля кожнай з іх узор цалкам знішчаецца — уявіце, які быў вялікі расход проб і колькі часу займалі гэтыя даследаванні!
Добрай альтэрнатывай для выяўлення элементнага складу мастацкіх рэчываў стала лазерная эмісійная спектраскапія. Высокая адчувальнасць поруч з многаэлементнасцю (магчымасцю выяўляць усе элементы ў адным спектры) дазваляюць даследчыкам значна паменшыць колькасць узораў, патрэбных для аналізу.
Сучасная версія айчыннага LIBS, распрацаваная пад кіраўніцтвам кандыдата фізіка-матэматычных навук Сяргея Ралькова, з’яўляецца мабільнай і дазваляе праводзіць аналіз нават у палявых умовах.
“Дзённік” ад кадмію
— Зараз сектар фізіка-хімічных даследаванняў у аддзеле рэстаўрацыі НММ нядрэнна абсталяваны. Маецца магчымасць атрымліваць інфрачырвоныя рэфлектаграммы твораў жывапісу, які дае ўяўленне, які малюнак ёсць на палатне пад відавочнымі слаямі фарбы, магчымыя змяненні першапачатковай кампазіцыі. Рэнтгенаграфія дапамагае высветліць размеркаванне матэрыялаў (напрыклад, у рэнтген-выпраменьванні добра бачна размяшчэнне свінцовых бяліл), вызначыць страты, зразумець, на арыгінальным ці дубліраваным палатне дайшла да нас карціна, што таксама можа мець крытычную інфармацыю для атрыбуцыі жывапісу. Вывучэнне жывапіснай паверхні з дапамогай ультрафіялетавага выпраменьвання, дазваляе атрымаць уяўленне аб цэласнасці лакавай плёнкі і зрабіць вынікі аб колькасці рэстаўрацыйных умяшанняў, а таксама, на якім участку яны праводзіліся. Каб можна было гаварыць пра комплекснае даследаванне, засталося “закрыць” хімічны блок. Тут дапамагае шчыльнае супрацоўніцтва з Інстытутам фізікі. Яно распачалося яшчэ ў 1980-я гады, калі была распрацавана ўстаноўка для лазернай ачысткі твораў мастацтва з бронзы і іншых металаў.
Калі паўстала задача даследаваць элементны склад мастацкіх пігментаў выкарыстанне менавіта гэтага спектрометра дало магчымасць адначасовага даследвання распаўсюджвання элементаў як па паверхні узораў так і па глыбіні. Апошняе вельмі важна, калі мы гаворым пра даследаванні рэальных карцін, таму што сярод усёй культурнай спадчыны менавіта помнікі жывапіснага мастацтва з’яўляюцца самымі складанымі аб’ектамі для аналітычных даследаванняў.
Пад мікраскопам добра бачна, што карціна падобная на пірог з многіх слаёў: грунт, якога можа быць некалькі накладанняў, фарбавыя слаі, лак. Кожны з пластоў складаецца з мноства арганічных і неарганічных матэрыялаў. Пры дапамозе LIBS мы займаемся даследаваннем неарганічных складнікаў жывапісу. Прынамсі, калі спектрометр зарэгістраваў ртуць, аператар робіць вынік, што тут выкарыстоўвалася кінавар. Ці, вызначыўшы хром, можа дакладна сказаць, які канкрэтна ўжываўся — зялёны ці, напрыклад, жоўты. Тое самае можна распавесці пра кадміевыя фарбы.
Вынікі могуць выкарыстоўвацца як рэстаўратарамі, так і мастацтвазнаўцамі для атрыбуцыі карцін. Для першых — таму, што некаторыя матэрыялы не спалучаюцца паміж сабой, і спецыяліст павінен улічваць склад арыгінальных пігментаў, каб выпадкова не выкарыстаць рэчыва, якое можа незваротна пашкодзіць фарбавыя слаі. Другія — могуць рабіць вынікі аб тэхналогіях і мастацкіх традыцыях, якія існавалі ў розныя часы на розных тэрыторыях, а таксама пра адносіны пэўнай краіны з іншымі краінамі. Да таго ж, ідэнтыфікацыя мастацкіх рэчываў дапамагае вызначыць ніжнюю мяжу часа, калі быў зроблены той ці іншы твор (напрыклад, вядома, што фарбаў на аснове кадмія ці хрому да пачатку XIX стагоддзя не існавала), а таксама адрозніць арыгінальны твор ад яго пазнейшай копіі ці падробкі.
Менш за міліметр
— Чаму нас зацікавіў рэжым з двума імпульсамі? Слаі жывапісу вельмі тонкія, а нам важна не толькі высветліць, якія элементы знаходзяцца ў творы ў цэлым, але і як яны размеркаваны ад паверхневага слоя да грунту. Першы імпульс, калі трапляе на рэчыва, даводзіць яго да неабходнай тэмпературы і атрымлівае свячэнне плазмы. Другі, які выпраменьваецца адразу за першым, гэтую плазму яшчэ больш разагравае. У выніку інтэнсіўнасць спектра павялічваецца ў 10 разоў — значыцца, даследчык атрымлівае больш інфармацыі для грунтоўнага аналізу.
Калі вы не ведаеце, што дадзенае палатно даследаваў лазерны промень, вы ніколі не вызначыце месца прапальвання. Пад мікраскопам будзе бачны прыгожа выпалены кратар, але вокам, калі ўсё ж задацца мэтай адшукаць месца даследавання, можна зачапіцца толькі за ледзь прыкметную кропачку, меншую за міліметр. У любым выпадку, разбурэнне ад лазера куды меншае, чым ад апісанага мной напачатку кропельна-хімічнага аналізу. Нават у тым выпадку, калі ў Інстытут фізікі прывозяць мікрафрагменты палатна (напрыклад, карціна занадта вялікая, таму немагчымае яе транспартаванне), пробы не знішчаюцца, а могуць выкарыстоўвацца яшчэ і яшчэ.
Пакуль наш лазерны эмісійны спектрометр існуе ў адзінкавым экзэмпляры. Мы пастаянна яго ўдасканальваем, прынамсі, некалькі гадоў таму быў аснашчаны грувасткімі блокамі рэгістрацыі і ахалоджвання, а цяпер мае адзін перасоўны блок, які аб’ядноўвае абедзве функцыі. LIBS актыўна выкарыстоўваецца ў Інстытуце фізікі. Але асабіста мне хацелася б, каб такі прыбор таксама пасяліўся ў лабараторыі любімага мной Нацыянальнага мастацкага музея. Відавочна, тое пайшло б на карысць нацыянальнаму мастацтву і звязанай з ім навуцы.
Дарэчы
Класічны эмісійны спектральны аналіз упершыню быў пастаўлены на службу мастацтвазнаўства ўжо амаль стагоддзе таму. Так, выкарыстоўваючы яго, быў вывучаны склад асобных фарбаў на творах Рэнуара, што дапамагло адрозніць пазнейшыя творы мастака ад тых, якія выдаваліся за работы яго пэндзля. Аднак тады гэты метад не ўвайшоў у штодзённую практыку мастацтвазнаўчай экспертызы праз складанасці эксперыментальнага абсталявання. Крыніцай узбуджэння спектраў служыла плазма электрычнай дугі або іскры, а рэгістрацыя эмісійных ліній праводзілася фатаграфічна з дапамогай спектрографа. Можна прывесці толькі адзінкавыя прыклады ўжывання такога аналізу для вывучэння прадметаў жывапісу, напрыклад, пры атрыбуцыі копіі XVI стагоддзя карціны Рафаэля або пры даследаванні жывапісу фламандскіх прымітываў. У СССР першай такой працай можна лічыць аналіз фарбаў з рускіх ікон. Некаторае ажыўленне падобных даследаванняў мела месца ў 1960-я ў сувязі з працамі Таццяны Берлін па вывучэнні матэрыялу пігментаў фрэскавага, алейнага і тэмпернага жывапісу. Але яе метад аналізу таксама не атрымаў прыкметнага распаўсюджвання сярод музейшчыкаў — гэтым разам праз складанасць працэдуры апрацоўкі і інтэрпрэтацыі спектраў. Супрацоўнікамі нашага Інстытута яшчэ на пачатку 2000-х пад кіраўніцтвам доктара фізіка-матэматычных навук Антона Янкоўскага быў распрацаваны першы ў Беларусі двухімпульсны лазерны эмісійны спектрометр. Творы манументальнага і станковага жывапісу, акварэлі, прадметы дэкаратыўна-прыкладнога мастацтва са шкла, керамікі, металу і каменю, старадаўнія манеты, ордэны, медалі, пячаткі, старажытныя рукапісы і кнігі, а таксама прадметы ці іх фрагменты, што былі атрыманы ў выніку археалагічных раскопак, можна прааналізаваць даволі хутка: эмісійныя спектры рэгіструюцца долі секунды, для інтэрпрэтацыі атрыманых дадзеных дастаткова некалькі хвілін. Такім чынам, музейшчыкі атрымліваюць вынікі адразу ж.