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ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE
Sezione di Genova |
DIPARTIMENTO DI FISICA
Genova |
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Arte
Le tecniche IBA in Archeometria
Ogni opera dell’uomo, ed in particolare quelle di cui si interessano
la storia dell’arte e l’archeologia, portano in se la storia della
loro fabbricazione, del loro uso e della loro conservazione fino ai
nostri giorni. Anche i fossili contengono la storia della loro nascita,
della loro vita e dell’aggressione della natura dopo la loro morte.
Leggere queste storie è, in termini molto generali, lo scopo di chi
si occupa di beni culturali.
Parte di questa storia è visibile. Gli occhi esperti di uno storico
dell’arte, esercitati da centinaia di ricognizioni e supportate dalla
profonda conoscenza di un preciso momento storico-artistico, sanno
cogliere nelle forme delle figure, nelle tonalità dei colori, nei
segni del pennello ed in altro ancora, la inconfondibile “firma”
di un autore. Una larga parte della storia è però nascosta sotto
la superficie, intrappolata nella struttura dell’opera o ancora
più profondamente nelle molecole e negli atomi che la costituiscono.
I disegni preparatori di un ritratto, i ripensamenti dell’artista,
i rifacimenti, la tecnologia della preparazione di un colore, della
cottura di una ceramica, della saldatura di due metalli, i segni del
clima su un fossile, richiedono l’interposizione di uno strumento per
essere letti.
Questi sono in sostanza i fondamenti dell’archeometria. Le misure
archeometriche non possono essere disgiunte dagli studi tradizionali
di stile, di forma, di "mano" e di colore, ed in questo senso le
problematiche sono molto particolari. In linea di principio ogni
tecnica analitica sviluppata per lo studio dei materiali può essere
trasferita all’archeometria se soddisfa le esigenze di non distruttività,
di adattabilità alla moltitudine di forme e materie incontrate in arte ed
archeologia, di rapidità e di accuratezza quantitativa.
In questo contesto le tecniche analitiche IBA, hanno
dimostrato, nel recente passato di poter svolgere un ruolo fondamentale.
La quantità di reperti potenzialmente interessanti ai fini analitici è
davvero notevole ma il valore delle opere, la necessità della loro salvaguardia,
la loro complessità, la prudenza dei conservatori, sono spesso fattori
che sconsigliano l'applicazione di tecniche analitiche di natura chimica
anche solo su micro-campioni estratti dalle opere. Viceversa le tecniche IBA,
in particolare PIXE, RBS, PIGE rispettano importanti criteri operativi:
Sono multi-elementali e rapide. Con una singola misura della durata di qualche minuto si può determinare la presenza nella matrice di più elementi (circa 20 nella PIXE fra maggiori minori o in traccia) limitando il tempo di rimozione del campione dalla sua sede normale.
Sono non distruttive e praticamente non invasive. Non è necessario, in linea di principio, effettuare prelievi dalle opere e non è necessaria alcuna preparazione delle stesse. Inoltre i possibili effetti dell'esposizione ai fasci di particelle, sono marginali (modificazioni locali del colore e della temperatura) e transitori. Anche nei casi in cui l’inamovibilità dell’opera imponga un campionamento, questo può essere limitato a dimensioni che non superano 2-300 mm.
La geometria è relativamente flessibile con fasci in aria. Ne deriva che è possibile esporre opere integre di dimensione anche notevole e di analizzarle nelle varie parti in una unica sessione di misura.
La sensibilità è buona per la maggior parte degli elementi. Trattandosi di campioni spessi si ottengono normalmente sensibilità dell'ordine del per mille in concentrazione.
Il software di analisi è sufficientemente evoluto.
E' possibile integrare più tecniche (ad esempio PIGE-PIXE o RBS-PIXE ) nella stessa sessione di misura per migliorare la sensibilità ad elementi leggeri ( Na ) o ad elementi che la PIXE non vede ( F ).
Esistono acceleratori idonei in prossimità di alcuni dei maggiori musei del mondo quali il Louvre e gli Uffizi, e sono state sviluppate anche strumentazioni portatili per la PIXE, anche se la loro sensibilità è inferiore a quella ottenibile con acceleratori di particelle.
Recentemente sono stati sviluppati anche micro-fasci estratti in aria per cui risulta possibile esaminare anche porzioni di opere dell'ordine di 20-50 micron o sezioni sottili preparate per altre tecniche quali la microscopia elettronica a scansione (SEM).
Quanto alle linee di utilizzo, chiarito che ogni documento o opera d'arte rappresenta un caso a sé poiché pone problematiche uniche e richiede procedure di analisi specifiche, che sono definite contestualmente dagli storici dell’arte e dagli analisti, le principali sono:
Analisi delle tecniche costruttive di opere d'arte attraverso la determinazione degli elementi e possibilmente dei composti chimici ( ad esempio i pigmenti usati per produrre un certo colore) che si trovano nelle varie parti di un'opera.
Datazione indiretta di documenti attraverso il confronto fra la composizione di parti dei documenti non datati (ad esempio inchiostri o colori delle miniature) con parti analoghe di documenti datati.
Analisi di provenienza e collocazione storico-artistica di reperti attraverso la costituzione di basi dati (ad esempio la composizione di paste ceramiche o paste vetrose, la presenza di particolari metalli in traccia nelle gemme) per oggetti di provenienza certa (regione, bottega o anche autore) con le quali confrontare le composizioni misurate in oggetti di provenienza non nota o di autore sconosciuto.
Ausilio al restauro per l'individuazione di eventuali rifacimenti precedenti e per la scelta dei materiali più idonei alla esecuzione dei lavori.
Il nostro Laboratorio opera tradizionalmente con la tecnica PIXE per mezzo della quale possono essere analizzati tutti i materiali non organici, anche se mescolati nella stessa opera a materiali organici. Per esempio possiamo esaminare una gemma, quale il rubino, un inchiostro metallico su una base organica di carta, un pigmento inorganico quale il cinabro, mescolato ad un "collante" organico quale l'olio di lino. Esistono casi in cui la PIXE risulta davvero una tecnica ideale, come ad esempio nell'analisi di disegni a punta secca (argento o piombo) su pergamena in quanto le dimensioni dei fasci di particelle sono confrontabili con quelle dei tratti a disegno e la sensibilità della PIXE per i metalli è buona mentre non risultano visibili gli elementi base del substrato organico. Esistono anche materiali per i quali la PIXE soffre limitazioni di un certo livello. Esaminando una lega metallica (una moneta antica ad esempio) la PIXE é limitata in profondità ad uno spessore di qualche micron ed il materiale analizzato è costituito più dalla patina di ossidi e carbonati legata alla superficie che dal corpo dell'oggetto.
La scultura invetriata dei della Robbia
Fra le produzioni più illustrative del Rinascimento italiano, va certamente
annoverata quella delle sculture in terracotta smaltata
(figura 1), riconducibile a Luca Della Robbia
(figura 2)
ed alla sua famiglia. Per oltre un secolo
la produzione di robbiane ebbe un considerevole rilievo artistico ed
ottenne notevole successo commerciale tanto da essere ampiamente imitata
da scultori coevi fra i quali Benedetto e Santi Buglioni. La presenza di un
rilevante numero di tali opere nell’odierno patrimonio artistico testimonia
dell’ampiezza di quella produzione e richiama l’opportunità di costruire una
base dati di informazioni analitiche, che possa servire da complemento alle
considerazioni storiche e stilistiche in ausilio al lavoro di restauro, alla
attribuzione delle opere, alla comprensione delle tecniche di fabbricazione
allora utilizzate.
A partire dal 1998 una vasta collaborazione internazionale comprendente oltre al nostro laboratorio, quello dell’INFN di Firenze, il museo del Louvre, e l’Opificio delle pietre dure di Firenze, ha affrontato la tematica dell’analisi degli smalti colorati della produzione robbiana (figura 1) su diverse tipologie di campioni (opere intere, frammenti, sezioni SEM) ed un numero consistente di opere.
![]() Fig 3 La progressione del numero di analisi di opere robbiane e di standard di riferimento dal settembre 1998 al dicembre 2001. |
Grazie all'elevato numero di campioni analizzati e' stato possibile individuare importanti correlazioni tra i componenti delle vetrine robbiane quali quelle tra Fe, Co, Ni e As illustrate in figura 4 |
I pigmenti alto-medievali del Palazzo dei Provveditori di Cividale
Il museo Archeologico nazionale di Cividale del Friuli ospita una importante
collezione di elementi architettonici decorativi e strutturali in stile
Veneto-Bizantino. Fra gli elementi decorativi 12 patere e tre pannelli
centinati a rilievo. Fra gli elementi strutturali cinque pilastri,
cinque mensole e vari frammenti
(figura 6). Tutti i pezzi mostrano decorazioni
fitomorfe e di lotte fra animali e sono funzionalmente e dimensionalmente
correlate. Sono datate, su base stilistica alla seconda metà del XII secolo
quando Cividale era sede del Patriarca di Aquileia, la seconda autorità della
chiesa dopo il Papa. L’analisi strumentale dei residui di pigmenti è stata
effettuata con varie tecniche (PIXE, SEM-EDS, Raman) per verificare la comune
origine dei pezzi sia riguardo alla bottega di produzione, sia riguardo all’
edificio di appartenenza. La tipologia dei pigmenti, l’uso di materiali di pregio,
danno forza alla ipotesi che vuole questo pezzi provenienti dal palazzo patriarcale
prima della ricostruzione seguita al disastroso incendio del 1186.
Per un approfondimento sulla tecnica della PIXE applicata all'archeometria
si rimanda a:
"
Ion beam study of art and archaeological objects
" di G. Demortier
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