Transcript Οπτική τομογραφία και εφαρμογές στη συντήρηση έργων τέχνης

Οπτική Τομογραφία με εφαρμογές
στην συντήρηση έργων τέχνης
Αναστασία Δρεμούρα
Υπ. Καθηγήτρια : Μ. Μακροπούλου
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
1
Περιεχόμενα
•
•
•
•
•
•
Επιστημονική εξέταση των έργων τέχνης
Καταστρεπτικές μέθοδοι
Μη καταστρεπτικές μέθοδοι
Οπτική τομογραφία συνοχής (OCT)
Μηχανισμός OCT
Εφαρμογές της OCT στα έργα τέχνης
(διάγνωση, συντήρηση)
• Βιβλιογραφία
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
2
Επιστημονική εξέταση των έργων τέχνης
• Συμβάλλει στην τεχνική και ιστορική έρευνα και στη
συντήρηση των έργων τέχνης
• Η λεπτομερής γνώση της φυσικής δομής
(στρωματογραφίας) ενός έργου προσφέρει τις εξής
δυνατότητες :
 Αξιολόγηση της αυθεντικότητας του έργου
 Εκτίμηση μηχανισμών
και παραγόντων που
προκαλούν φθορές εκτίμηση τρόπου
αποκατάστασης
 Χρονολόγηση
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
3
Καταστρεπτικές μέθοδοι
Η κλασσική προσέγγιση
μελέτης της
στρωματογραφίας :
• Ορατές επιφανειακές
παρατηρήσεις (φυσικές
διατομές, θραύσματα,
κενά κτλ)
• Χρήση μικροσκοπικών
τεχνικών παρατήρησης
(stereomicroscopy,
μικροσκοπία φθορισμού
κ.α.)
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
Επεμβατικές τεχνικές
Μη επαρκείς πληροφορίες
4
Μη καταστρεπτικές μέθοδοι
• Μέθοδος
φασματοσκοπίας
• Μέθοδος
ανακλαστογραφίας
• Μέθοδος φθορισμού ή
ακτινογραφίας
• Συνεστιακή
μικροσκοπία σάρωσης
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
• Δεν είναι αρκετά
λεπτομερείς
• Δεν αναφέρονται
στο σύνολο του
έργου
• Αφορούν
επιφανειακή
εξέταση του έργου
• Είναι χρονοβόρες
5
Οπτική τομογραφία συνοχής
(Optical Coherence Tomography)
• Αναπτύχθηκε και χρησιμοποιήθηκε πρώτη
φορά τη δεκαετία του 1980 σε ιατρικές
εφαρμογές
• Έκτοτε εξελίχθηκε και αποτελεί μια από τις
πιο σύγχρονες μεθόδους μη καταστροφικής
διάγνωσης φθορών
• Είναι συμβολομετρική οπτική τεχνική για την
απεικόνιση της στρωματογραφίας των
αντικειμένων που εξετάζει
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
6
Οπτική τομογραφία συνοχής
(Optical Coherence Tomography)
Προτερήματα της OCT σε σχέση με τις άλλες μη
επεμβατικές μεθόδους :
+ Απεικονίζει ολόκληρη την εσωτερική δομή
του υπό εξέταση αντικειμένου
+ Δεν απαιτεί επαφή με το αντικείμενο
+ Είναι μη επεμβατική μέθοδος
+ Είναι ασφαλής
+ Είναι γρήγορη
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
7
Μηχανισμός OCT
Χρησιμοποιεί
συμβολόμετρο
Michelson
• Πηγή laser χαμηλής
χρονικής συνοχής
• Από τις ιδιότητες του
σήματος αντήχησης
προσδιορίζεται το
πάχος
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
8
Μηχανισμός OCT
Οι πληροφορίες που λαμβάνονται από :
• την οπισθοσκέδαση της έντασης και
• τη χρονική καθυστέρηση της,
επιτρέπουν την ανοικοδόμηση μιας ενιαίας οπτικής σάρωσης (το Αscan), που δείχνει:
• τις θέσεις οπισθοσκέδασης και
• Απεικονίζει σημειακά τη διάδοση της δέσμης στο εσωτερικό του
αντικειμένου κατά μήκος της πορείας διείσδυσης
Η μετατόπιση της δέσμης σε παρακείμενες θέσεις δίνει τη δυνατότητα
απεικόνισης της δομής του αντικειμένου σε δυσδιάστατη μορφή (Βscan)
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
9
Μηχανισμός OCT
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
10
Μηχανισμός OCT
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
11
Μηχανισμός OCT
Υπάρχουν 3 μηχανισμοί OCT :
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
12
Time domain OCT (TdOCT)
* Το σήμα είναι ενσωματωμένο σε όλες τις οπτικές
συχνότητες στην φωτοδίοδο:
Το ReГ (τ) γίνεται μέγιστο όταν οι
αποστάσεις από τον διαχωριστή
δέσμης και τον καθρέπτη είναι
ίσες (τrs = 0)
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
13
Time domain OCT (TdOCT)
* Η σχετική διαφορά δρόμου των δεσμών
προσδιορίζει την ένταση του φωτός που φτάνει στον
ανιχνευτή
* Η χωρική διακριτική ικανότητα προσδιορίζεται
κυρίως από το μήκος συμφωνίας της
προσπίπτουσας ακτινοβολίας παρά από τη διάρκεια
του παλμού
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
14
Spectral OCT
* Το φως εξασθενείται από
ένα φίλτρο ουδέτερης
πυκνότητας (NDF) και
περνάει από ζεύγος
πρισμάτων
ρυθμιζόμενης
διασποράς(DC).
* Αντανακλάται πίσω από
τον καθρέφτη αναφοράς
(RM). Ο βραχίονας
αναφοράς επιτρέπει στην
δέσμη να σαρώσει στις
δύο πλευρές του
αντικειμένου με
γαλβανομετρικούς
σαρωτές (ΧΥ)
29/5/2012
* Ένας φακός εστιάζει το φως
πάνω στο δείγμα και ο
άξονας περιστροφής του
γαλβανομετρικού σαρωτή
τοποθετείται στο εστιακό
επίπεδο του φακού
* Οι φωτεινές ακτίνες που
οπισθοσκεδάζονται από
τον καθρέφτη αναφοράς
και το δείγμα στην έξοδο
του συμβολομέτρου
αναλύονται από ένα
φασματόμετρο
* Τα συμβολόμετρα, ο
σαρωτής του συστήματος
και ο φασματογράφος,
τοποθετούνται σε
ρυθμιζόμενο stand.
Σεμινάριο Φυσικής
15
Spectral OCT
• το ευρυζωνικό φως αναλύεται σε ένα
φασματόμετρο εξοπλισμένο με μια
σειρά φωτοανιχνευτών (γραμμή CCD) και οι
εντάσεις καταγράφονται αριθμητικά μετά
από επεξεργασία από Η/Υ με μετασχηματισμό
Fourier
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
16
Spectral OCT
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
17
OCT σάρωσης
Ακολουθείται η ίδια διαδικασία με τη SOCT
αλλά με τη χρήση laser
• Δίνεται η δυνατότητα μεταβολής του μήκους
κύματος της ακτινοβολίας με το χρόνο
παρακολούθησης σε ένα εύρος 100nm μόνο
σε κάποια μsec!!!
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
18
Εφαρμογές OCT
Μερικές από τις πιο χρήσιμες εφαρμογές είναι :
Η εξέταση διαφανών και ημι-διαφανών δομών
από βερνίκι και υαλόπαγο στο καβαλέτο
ζωγραφικής,
Η μέτρηση του πάχους των στρωμάτων,
Η ταυτοποίηση της θέσης ορισμένων χρωμάτων
στα στρώματα, όπως η υπογραφή, εντός του
βερνικιού,
Ο ακριβέστερος έλεγχος των συνθηκών
υγρασίας
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
19
Εφαρμογές OCT
Οι πηγές φωτός που χρησιμοποιούνται :
• περιορίζονται στο εγγύς υπέρυθρο, δηλαδή
στα 700 nm έως 1500 nm
• Η ακριβής επιλογή του κεντρικού μήκους
κύματος εξαρτάται από τις απαιτήσεις της
εφαρμογής
• καθορίζονται κυρίως από την
απορροφητικότητα των υλικών του δείγματος
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
20
Εφαρμογές OCT
OCT καμβά με ελαιογραφία :
το πορτραίτο του Sir James Wylie
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
21
Εφαρμογές OCT
Η OCT που λαμβάνεται στον τόπο που υποδεικνύεται
από την κάθετη γραμμή
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
22
Εφαρμογές OCT
Γνησιότητα πίνακα ζωγραφικής :
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
24
Εφαρμογές OCT
• Bubbles and iron oxide into Chinese glass :
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
25
Εφαρμογές OCT
• Αλλοιώσεις στα χρώματα τοιχογραφίας :
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
26
Εφαρμογές OCT
• An OCT image cube
showing the red paint
layer protruding from
the neighboring yellow
layer, which in turn is
above the varnished
green regions. The
varnished layer (darker)
is less scattering than
the paint layers
(brighter).
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
27
Βιβλιογραφία
• OCT-camvas-deformation
• OCT-painting-diagnostics
• Optical Coherence Tomography in Art Diagnostics - Targowski,
author-created
• USING OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY TO EXAMINE THE
SUBSURFACE MORPHOLOGY OF CHINESE GLAZES , M.-L.
YANG, AMY M. WINKLER, JENNIFER K. BARTON, PAMELA B.
VANDIVER
• http://scientopia.org/blogs/skullsinthestars/2008/10/08/opticalcoherence-tomography-and-the-art-world/
• http://scholar.google.gr/scholar?hl=el&as_sdt=0&as_vis=1&q=opt
ical+coherence+tomography+on+canvas
• http://spie.org/x51531.xml?highlight=x2406&ArticleID=x51531
29/5/2012
Σεμινάριο Φυσικής
28