Historia Europy została uwieczniona nie tylko w książkach historycznych, ale również we wspaniałych dziełach sztuki. Ludzie z całego świata odwiedzają rozmaite miasta w Europie, aby oglądać z zachwytem arcydzieła stworzone przez Hogartha, Brandla czy El Greco. Podczas gdy eksperci podejmują ogromne wysiłki, aby je chronić, czas nie jest tak łaskawy i zmusza do przeprowadzania renowacji. W trakcie tego procesu często używa się laserów, aby pasywnie zajrzeć pod warstwę kurzu i brudu nagromadzoną na przestrzeni wieków. Wykorzystywane są również skany cyfrowe, a naukowcom udało się nawet dostrzec brwi Mony Lisy namalowane przez Leonarda da Vinci. Teraz zespół włoskich naukowców opracował nowe narzędzie obrazowania, które może uchwycić cechy niewykrywalne ani gołym okiem, ani za pomocą obecnych technik obrazowania, wprowadzając dalsze udoskonalenia procesu renowacji.

"Z tego co wiemy, ta technika została zastosowana do dzieł sztuki po raz pierwszy" - zauważa Dario Ambrosini z Uniwersytetu w L'Aquila we Włoszech, jeden z autorów artykułu. "Ta nowa metoda stanowi potężne, ale bezpieczne narzędzie do diagnostyki dzieła sztuki". Technika opiera się na fakcie, że wszystkie obiekty emitują pewne promieniowanie podczerwone. W zależności od swojej temperatury, niektóre materiały świecą jaśniej na pewnej długości fali niż na innej. W temperaturze pokojowej, obrazy emitują zazwyczaj więcej energii na większych długościach fal podczerwieni (42%) niż w podczerwieni średniej (1,1%).

System laserowy znany pod nazwą termiczna quasi-reflektografia (TQR) pozwala uzyskać odkrywcze zdjęcia za pomocą odbitego światła z części widma, zajmowanej przez podczerwień średnią (o długości fal od trzech do pięciu mikrometrów). To umożliwia naukowcom badanie najdrobniejszych szczegółów, analizę pigmentów i wyszukiwanie subtelnych defektów, niewidocznych gołym okiem.

Naukowcy z Uniwersytetu w L'Aquila, Uniwersytetu w Weronie i włoskiego Krajowego Instytutu Optyki we Florencji zaprezentowali działanie systemu TQR na dwóch sławnych dziełach sztuki: freskach Zavattariego w kaplicy Teodolindy oraz na obrazie "Zmartwychwstanie" włoskiego artysty renesansowego, Piero della Francesca. Badacze zaprezentowali swoje prace w artykule opublikowanym niedawno w ogólnodostępnym czasopiśmie Optics Express wydawanym przez Optical Society (OSA).

Tradycyjne obrazowanie podczerwone, jak np. termografia, wykrywa subtelne różnice temperatur wynikające z pigmentacji na powierzchni obrazów. Tworzone w ten sposób mapy termiczne można wykorzystywać w trakcie renowacji w celu ujawnienia wewnętrznych wad, które nie są widoczne w świetle widzialnym.

Natomiast system obrazowania TQR korzysta z zupełnie odmiennej taktyki i w ogóle nie wykrywa ciepła emitowanego przez obrazy, a wręcz stara się to zminimalizować. Działa podobnie to radaru, tylko że ze światłem. Kieruje słabe źródło światła podczerwieni średniej na powierzchnię obrazu i rejestruje światło odbijane do kamery.

W pierwszym teście na niewielkiej części fresków Zavattariego w kaplicy Teodolindy, system TQR ujawnił szczegóły, które umknęły we wcześniejszych badaniach z wykorzystaniem optyki i bliskiej podczerwieni. "Nasz system z łatwością zidentyfikował stare renowacje, w których pominięte złote dekoracje zostały po prostu zamalowane" - stwierdziła autorka naczelna Claudia Daffara z Uniwersytetu w Weronie. "System TQR okazał się również znacznie lepszy w wizualizacji zbroi niektórych postaci na freskach".

Aby przeprowadzić dalszą ocenę potencjału systemu TQR, naukowcy przeanalizowali również obraz "Zmartwychwstanie" Piero della Francesca. System TQR zidentyfikował interesujące cechy, takie jak silnie refleksyjne retusze pozostałe po wcześniejszych renowacjach, a wszystko to w czasie zwykłych godzin otwarcia muzeum, bez żadnej przerwy. Najbardziej zaskakującą cechą był obszar wokół miecza żołnierza, który został namalowany za pomocą dwóch odmiennych technik freskowych. Ta subtelna różnica nie została wychwycona przez fotografię NIR.

"W przypadku malowideł ściennych wykorzystanie regionów podczerwieni średniej ujawnia istotne szczegóły" - stwierdza dr Daffara. "To sprawia, że TQR staje się obiecującym narzędziem w badaniu tych dzieł sztuki".

Naukowcy przeprowadzają obecnie testy w celu ustalenia, czy system TQR może także zapewnić podczerwone zdjęcia powierzchni obrazów, które umożliwiłyby identyfikację użytych pigmentów. "Ustalenie składu chemicznego pigmentów ma istotne znaczenie dla ustalenia jak najlepszego sposobu ochrony i renowacji dzieła sztuki" - mówi dr Ambrosini.

Zdaniem naukowców system TQR może znaleźć zastosowanie poza konserwacją sztuki. "Zasadniczo powinien się sprawdzać wszędzie tam, gdzie chcemy rozróżnić materiały na powierzchni" - stwierdza Ambrosini.

Daffara, C, Dario Ambrosini, Luca Pezzati, and Domenica Paoletti. Thermal quasi-reflectography: a new imaging tool in art conservation. Optics Express, 2012. Źródło: CORDIS