便携式XRF光谱仪对Raffaello的成像研究

众所周知，在文化遗产研究中，对材料调查方法的需求日益增长。事实上，对艺术品的深入了解对于适当的保护是至关重要的¹。特别是，X射线荧光（XRF）技术²提供了关于艺术品材料组成的宝贵见解，因为它们允许多元素，非侵入性和非破坏性的原位分析。扫描XRF光谱仪最近在佛罗伦萨国家核科学研究所LABEC实验室与国际核科学研究所文化遗产研究实验室网络（CHNet）合作开发，已被证明对绘画的应用有很大帮助。改进以前的固定头设计，新系统允许在扫描区域获取元素地图。

研究对象，即使表面上结构均匀，也常常存在区域不均匀性，这种不均匀性可能存在于数百微米或更小的尺度上，不易通过目视检查识别。

因此，“斑点”分析（即使在微米尺度上）可能导致被研究对象的误导性成分信息。与这些点分析相比，新开发的扫描XRF系统可以检查被研究物体高达400平方厘米的区域，从而更好地了解材料的成分。当需要单点分析时，元素图也是一个有用的指南，因为地图允许选择最适合的区域进行基于点的分析，从而克服了区域不均匀性的问题。

由于Chiara Ruberto等人³与佛罗伦萨Opificio delle Pietre Dure （OPD）的合作，有了特别的机会来分析许多大师的作品，其中包括来自“老大师”的画作，如意大利文艺复兴时期著名的艺术家Raffaello Sanzio。

因此，该研究使用XRF扫描仪对“一位年轻女性的肖像”（图1）进行测量的主要结果，以指出成像方法如何帮助解决歧义，发现隐藏的细节，如笔画，并确定要分析的区域，以提取代表对象的信息。除了识别调色板之外，XRF研究还允许在单点XRF测量不足够的情况下进行结构分析。例如，新系统允许我们推断拉斐尔使用骨黑颜料，并分析各种“笔触”（绘画中的底层图像，艺术家修改的证据）的实例。如图2、3和4所示，每个选定区域内的Ca分布都有变化。与高Z元素相对应，Ca具有较高的吸收率。

事实上，较重的元素吸收Ca x射线，产生一种被分析区域的“负像”（这种行为在图2中特别明显，其中Ca计数几乎与手相对应，以高含量的Pb为特征）。这种行为表明存在一种绘画准备层，最有可能由石膏（CaSO4）组成，在Raffaello的时代，它被标准地用于制作面板画的坚硬光滑表面。

图1 “一个年轻女子的肖像”。蓝色方块突出显示被调查的区域。

图2 XRF元素地图详细描述了拉穆塔的手和戒指。

图3 XRF元素图详细描述了紧身胸衣，与项链相对应。

图4 XRF元素图详细描述了弓周围的区域:所示是Pb（高能（l线）和低能（m线））、Ca、Hg、K和Cu的结果.

此外，通过这种方式工作，可以减少所需的单点分析数量，节省数据采集和分析的工作时间。XRF元素测绘可以与其他测绘技术相辅相成，特别是技术摄影和多光谱成像，它们可以用相对低成本的系统实现。

1.Adriaens, A., Non-destructive analysis and testing of museum objects: An overview of 5 years of research. "Spectrochim. Acta, Part B" 2005, 60 （12）, 1503-1516.

2.Romano, F. P.;  Caliri, C.;  Cosentino, L.;  Gammino, S.;  Giuntini, L.;  Mascali, D.;  Neri, L.;  Pappalardo, L.;  Rizzo, F.; Taccetti, F., Macro and Micro Full Field X-Ray Fluorescence with an X-Ray Pinhole Camera Presenting High Energy and High Spatial Resolution. Anal. Chem. 2014, 86 （21）, 10892-10899.

3.Ruberto, C.;  Mazzinghi, A.;  Massi, M.;  Castelli, L.;  Czelusniak, C.;  Palla, L.;  Gelli, N.;  Betuzzi, M.;  Impallaria, A.;  Brancaccio, R.;  Peccenini, E.; Raffaelli, M., Imaging study of Raffaello's “La Muta” by a portable XRF spectrometer. Microchem. J. 2016, 126, 63-69.

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