Caratterizzazione di materiali pittorici mediante spettroscopia nel medio e vicino infrarosso (MIR-NIR)

In questo lavoro di tesi si è valutata la possibilità di ampliare il range di analisi, delle normali strumentazioni per la spettroscopia nel medio infrarosso (MIR), estendendo il range di indagine compreso tra 400-4000 cm-1 fino a 6000 cm-1 e considerando quindi una porzione del vicino infrarosso (NIR). Tale valore rappresenta la massima estensione permessa dallo strumento usato senza effettuare alcun tipo di modifica. La modalità d'indagine impiegata è la riflessione totale che, intervenendo in modo non distruttivo sul campione in analisi, risulta utile nel campo dei Beni Culturali. Con questa tecnica, nel medio infrarosso (MIR), si ottengono degli spettri spesso disturbati da fenomeni di dispersione anomala e di Reststrahlen, che ne rendono complicata l'interpretazione. Per aiutare la lettura in questo campo, si è pensato quindi di considerare il range compreso tra 4000 e 6000 cm-1 dove tali fenomeni non si verificano e la risposta spettrale è costituita dagli overtone e dalle combinazioni di segnali presenti nella zona del MIR. Come prevedibile, dall'analisi degli spettri inseriti in banca dati, è risultato che non tutti i pigmenti, a differenza dei coloranti e dei leganti, sono in grado di fornire una risposta nel campo analizzato, ma quelli che, invece, presentano assorbimenti restituiscono picchi in qualche modo caratterizzanti nel range spettrale considerato. Importanti risultati si sono ottenuti per i pigmenti verdi, i quali permettono di essere identificati sistematicamente nel range indagato, e per le ocre e le terre, dove viene evidenziato il diverso rapporto tra i silicati e gli ossidi di ferro. Un ulteriore confronto importante è quello tra Azzurrite e Malachite che anche nel NIR presentano bande ben definite e non affette da distorsioni. Particolarmente interessante è stata l'analisi di alcuni dei più comuni pigmenti bianchi: la Biacca e il Carbonato di calcio. Nel MIR questi due pigmenti generano bande molto intense ed affette da fenomeni di Reststrahlen che compromettono la lettura. Nel NIR invece, generano segnali poco intensi che non interferiscono con quelli dati dagli altri pigmenti. Questo rappresenta un grande vantaggio, poiché, trattandosi dei bianchi maggiormente impiegati sui dipinti sono sempre presenti. Le analisi sono state condotte anche su stesure preparate in laboratorio, che simulano un campione reale, in modo da valutare la risposta strumentale. Alcune stesure sono state preparate, miscelando un pigmento ed un legante, simulanti quindi un campione caratterizzato dalla copresenza in rapporti, locali, variabili tra legante e pigmento. Altre composte da un pigmento unito alla Biacca in diverse percentuali, dove si sono confermati i dati ottenuti dalle precedenti analisi che hanno dato un'ulteriore prova della ridotta influenza che quest'ultima ha sul segnale del pigmento. Nelle stesure descritte è stato possibile identificare il pigmento utilizzato dove la sua concentrazione era corretta e corrispondente alla presa d'olio o anche più magre. L'ultima serie di stesure, ottenute dalla miscela di due pigmenti con legante, ha permesso di osservare come alcuni pigmenti possano essere identificati anche se presenti in miscele più complesse. Nonostante i segnali nella zona del NIR 4000-6000 cm-1 risultino deboli e a volte piuttosto rumorosi, anche a causa del setup dello strumento, i dati ottenuti possono essere impiegati come ausilio alle analisi IR in riflessione totale nel MIR.