Spektroskopia ramanowska

Dysponent: Muzeum Narodowe w Krakowie – LANBOZ

Kontakt: dr Julio del Hoyo Meléndez koperta (LANBOZ)

Opis metody

  • Spektroskopia ramanowska jest jedną z kluczowych metod analitycznych w badaniu i konserwacji dzieł sztuki. Opiera się na analizie unikalnego „widmowego odcisku palca” cząsteczek powstającego w wyniku nieelastycznego rozpraszania fotonów czyli rozproszenia ramanowskiego.Główne zastosowania w analizie dzieł sztuki obejmują bezdotykową i bezinwazyjną identyfikację związków chemicznych, głównie pigmentów, lecz także polimerów i innych substancji jak kości, werniksy. Umożliwia precyzyjne rozpoznanie pigmentów nieorganicznych oraz niektórych organicznych w obrazach, manuskryptach czy rzeźbach bez konieczności pobierania próbek i niszczenia obiektu.Mapowanie rozkładu chemicznego (Raman Mapping): Pozwala na stworzenie dwuwymiarowej mapy rozmieszczenia poszczególnych składników na powierzchni obiektu. W przypadku analizy szlifów próbek ułatwia analizę nakładania się warstw malarskich.

Zastosowanie

Badany może być każdy obiekt, bez wcześniejszego przygotowania. Najczęściej badane są:

  • szlify – próbki pobrane z obiektu (np. obrazu, rzeźby) zatopione w żywicy i szlifowane
  • obiekty mierzone „in situ” po dostarczeniu do laboratorium: obrazy, rzeźby, przedmioty sztuki użytkowej.

Instrument

Badanie jest wykonywane na urządzeniu Spektrometr ramanowski InVia producent: Renishaw (Wotton-under-Edge, UK)  z laserami o dł. fali 785 nm i 532 nm. Spektrometr jest wyposażony w komorę pomiarową ze stolikiem mikroskopowym przesuwanym automatycznie w osiach xyz (Fot. 1) oraz sterowane ramię umożliwiające pomiary dużych obiektów in situ (Fot 2 i 3). Spektrometr umożliwia pracę w trybie konfokalnym, możliwe jest mapowanie zarówno powierzchni jak i profilowanie głębokościowe

Fot. 1.: Pomiar próbki w formie szlifu w komorze spektrometru.

parametry:

  • laser λ = 785 nm, i laser λ = 532 nm,
  • pomiar widma w zakresie od 70 do 3000 cm-1
  • 2 siatki dyfrakcyjne: 1200, 1800 linii/mm
  • mikroskop konfokalny wyposażony w obiektywy: x5, x20, x50, x100 oraz LWD x50 i x100
  •  stolik mikroskopowy, zautomatyzowany, przesuwany w wymiarach xyz,
  • funkcje mapowania i profilowania głębokościowego
  • opcja zastosowania sterowanego ramienia (steerable arm) umożliwiającego pomiar dla dużych obiektów niemieszczących się w komorze pomiarowej
  • średnica plamki pomiarowej ok 0.5 µm.

Fot. 2: Pomiar obiektu przy pomocy sterowanego ramienia.

Fot. 3 : Pomiar obiektu przy pomocy sterowanego ramienia.

Format wyników

Wyniki są generowane w formie widm ramanowskich lub map ramanowskich.

Przykładowe wyniki (bibliografia)

  1. Rygula, A., Klisińska-Kopacz, A., Matosz, M., Wilkosz, T., Obarzanowski, M., Krupska-Wolas, P., Skóra, K., Kopyciak, A., Harasim-Grym, J. and del Hoyo-Meléndez, J. (2024), Noninvasive Multitechnique Analysis of Baroque Amber Artworks From Gdansk: The Benefits of Using Raman Spectroscopy. J Raman Spectrosc, 55: 1372-1382. https://doi.org/10.1002/jrs.6727
  2. Rygula, A., Matosz, M., Mogielska, A., Iwanicka M., Targowski, P., Obarzanowski, M., del Hoyo- Meléndez, J. (2023). Non-invasive Analysis of the Pigment Palette Used by the Renaissance Painter Sofonisba Anguissola. In: Furferi, R., Governi, L., Volpe, Y., Gherardini, F., Seymour, K. (eds) The Future of Heritage Science and Technologies. Florence Heri-Tech 2022. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-17594-7_21