ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Συγγραφή-Επιμέλεια : Δρ. Αθηνά Αλεξοπούλου, Καθηγήτρια,
Υπεύθυνη του εργαστηρίου
Δεκέμβριος 2011

ΠΡΟΛΟΓΟΣ

Το παρόν εγχειρίδιο απευθύνεται στους σπουδαστές του Γ΄ εξαμήνου σπουδών του Τμήματος Συντήρησης Αρχαιοτήτων και Έργων Τέχνης με σκοπό την διευκόλυνσή τους στην εμπέδωση της θεωρίας του μαθήματος «Φυσικοχημικές Μέθοδοι Διάγνωσης και Τεκμηρίωσης» και στην διεξαγωγή των αντίστοιχων εργαστηριακών ασκήσεων.
Οι Ασκήσεις που παρουσιάζονται περιλαμβάνουν τόσο στοιχεία της θεωρίας που θεωρούνται βασικά για την κατανόηση του πειράματος (αρχή των μεθόδων, θεωρίες και νόμοι που διέπουν την εφαρμογή τους,  ερμηνεία αποτελεσμάτων, κ.λ.π.) όσο και στοιχεία χρήσιμα  για την εκτέλεση του πειραματικού μέρους, (τη μεθοδολογία, τον εξοπλισμό, τα χρησιμοποιούμενα υλικά, την επεξεργασία των πειραματικών αποτελεσμάτων, κ.λ.π.).
Οι συγγραφείς που συνέβαλαν στην οργάνωση και συγγραφή των ασκήσεων είναι οι κάτωθι:
Δρ. Αθηνά Αλεξοπούλου, Καθηγήτρια, Υπεύθυνη του εργαστηρίου Φυσικοχημικών  Μεθόδων Διάγνωσης – Τεκμηρίωσης και Μεθόδων Ενόργανης Χημικής Ανάλυσης,
Αγάθη-Ανθούλα Καμινάρη, ΜSc, Συντηρήτρια Έργων Τέχνης ΤΕΙ-Α, Εργαστηριακός συνεργάτης ΤΕΙ-Α
Άννα Μουτσάτσου, ΜSc Χημικός Μηχανικός,Συντηρήτρια Έργων Τένης ΤΕΙ-Α, Εργαστηριακός συνεργάτης ΤΕΙ-Α


1 ΜεθοδολογΙα φυσικοχημικΗς τεκμηρΙωσης αντικειΜΕνων και Εργων τΕχνης[1]


Η πληθώρα των επιστημονικών εργαλείων που παρέχει η σύγχρονη τεχνολογία  έχει διευρύνει το πεδίο εφαρμογής των φυσικών μεθόδων στη διαγνωστική των έργων τέχνης, έχει ελαχιστοποιήσει τις αρνητικές επιδράσεις της χρήσης τους και έχει βοηθήσει στην λήψη γρήγορων  και άμεσων αποτελεσμάτων.
Η μεθοδολογία φυσικοχημικής μελέτης και διερεύνησης αρχαιολογικών αντικειμένων και έργων τέχνης μπορεί να αποτυπωθεί σε ένα διάγραμμα ροής, το οποίο αφενός μεν αναδεικνύει  την σειρά και τον συσχετισμό των απαραιτήτων δράσεων που πρέπει να γίνουν προκειμένου να διασφαλισθεί η αντικειμενικότητα και η ορθότητα των συμπερασμάτων που προκύπτουν  μέσα από  την εφαρμογή των φυσικοχημικών τεχνικών και αφετέρου  προβάλλει τον συνδυαστικό και συγκριτικό χαρακτήρα των πειραματικών αποτελεσμάτων.
            Η μεθοδολογία αυτή δίνει απαντήσεις σε ερωτήματα σχετικά με:
  • Την κατάσταση διατήρησης των αντικειμένων
  •  Τη δράση των μηχανισμών και των παραγόντων φθοράς
  •  Την τεχνική κατασκευής και τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμό των υλικών   κατασκευής και των προϊόντων φθοράς
  •  Την αυθεντικότητα
  •  Τη χρονολόγηση
            Η μεθοδολογία ξεκινά με τη χρήση των μη καταστρεπτικών τεχνικών όπου το έργο εξετάζεται στο σύνολό του και όχι κάθε τμήμα του ξεχωριστά με αποτέλεσμα να λαμβάνεται μια ευρύτερη εικόνα της κατάστασης διατήρησης και της τεχνικής κατασκευής.


[1] Το παρόν κεφάλαιο αποτελεί  επεξεργασμένο απόσπασμα της  ομότιτλης δημοσιευμένης εργασίας των  Αλεξοπούλου Α., Μαριολοπούλου Π., Γερακάρη Κ., Χατζηστυλιανού Α. και Ψάλτη Ε.,  που ανακοινώθηκε στην ημερίδα «Συντήρηση και Έκθεση Συντηρημένων Έργων. Προβλήματα Τεχνικά-Προβλήματα Αισθητικά», Βυζαντινό και Χριστανικό Μουσείο, Αθήνα 2003



Η διεξοδική εφαρμογή των μη καταστρεπτικών μεθόδων δίνει απαντήσεις σε πολλά καθημερινά ερωτήματα που θέτουν οι συντηρητές,  όπως  η ύπαρξη, επεμβάσεων, αλλοιώσεων, αποκολλήσεων, επικαλύψεων, προσθηκών, παραμορφώσεων, καταγραφή και μελέτη δικτύου ρωγμών, αλλά και προβλήματα- ερωτήματα που σχετίζονται με την τεχνική κατασκευής, όπως, π.χ. τρόπος επίστρωσης επιφανειακών υλικών, χαρακτηρισμός  χρωστικών, καταγραφή της υφής, ανίχνευση και μελε΄τη εσωτερικών στρωμάτων σχεδίου , αλλαγών στην εκτέλεση του έργου κ.λ.π.
            Σε κάθε περίπτωση πάντως, θα πρέπει κανείς να λαμβάνει σοβαρά υπόψη τη χρησιμότητα των μη καταστρεπτικών μεθόδων οι οποίες ως αφετηρία για την εξέταση και τεκμηρίωση της κατάστασης των έργων τέχνης παρουσιάζουν σημαντικά πλεονεκτήματα όπως:
Δεν προκαλείται καμία αλλοίωση ή φθορά της επιφάνειας που εξετάζεται.
Παρέχεται η δυνατότητα μελέτης της κατάστασης διατήρησης και της στρωματογραφικής δομής του έργου ανάλογα με το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που χρησιμοποιείται και
Δίδεται η ευκαιρία μιας άμεσης και επί τόπου αρχικής εκτίμησης της ποιοτικής χημικής σύστασης ορισμένων υλικών από τα οποία αποτελείται το έργο.

            Οι πιο σημαντικές μέθοδοι μη καταστρεπτικού ελέγχου είναι :
  • Ειδικές τεχνικές φωτογράφησης στην ορατή περιοχή του φάσματος (Μακροφωτογραφία, Φωτογραφία με εφαπτομενικό φωτισμό, Φωτογραφία με μονοχρωματική ακτινοβολία)
  •  Υπεριώδης φωτογραφία  ανάκλασης (UVR) και Υπεριώδης φωτογραφία φθορισμού (UVF και UVFC)
  •  Υπέρυθρη φωτογραφία ανάκλασης (IRR) η οποία σήμερα τείνει να εκλείψει καθώς η χρήση των φιλμ έχει περιορισθεί σημαντικά
  •   Έγχρωμη υπέρυθρη απεικόνιση (FCIR)
  •  Υπέρυθρη ανακλαστογραφία (IR Ref)
  •  Ακτινογραφία,  γ-γραφία (X-ray, γ-ray)
     


Στις μη Καταστρεπτικές Μεθόδους Διάγνωσης – Τεκμηρίωσης  μπορούν να συμπεριληφθούν  επίσης ορισμένες μη απεικονιστικές τεχνικές όπως η ολογραφία καθώς επίσης  και τεχνικές σημειακής ποιοτικής ανάλυσης οι οποίες αποτελούν εξέλιξη των αντίστοιχων χημικών μεθόδων ανάλυσης καθώς δεν απαιτούν πλέον  δειγματοληψία και είναι δυνατόν να εφαρμοσθούν απευθείας στο αντικείμενο, όπως
  •    ο μικροφθορισμός ακτίνων Χ (XRF)
  •    η μικροπεριθλασιμετρία ακτίων Χ
  •   η φασματοσκοπία υπέρυθρης ακτινοβολίας (FTIR)
  •   η φασματοσκοπία RamanΑπό το σύνολο των παραπάνω μη καταστρεπτικών μεθόδων, αναμφισβήτητα ξεχωρίζουν εκείνες με τη βοήθεια των οποίων συλλέγονται πολύτιμες πληροφορίες σχετικές με την αποκάλυψη της μικροστρωματογραφικής δομής της τεχνολογίας κατασκευής και τον εντοπισμό μη ορατών νεότερων ή παλαιότερων στοιχείων, αξιοποιώντας τη φυσικοχημική συμπεριφορά των υλικών κατασκευής υπό την επίδραση ακτινοβολιών διαφορετικού μήκους κύματος. 

Ένα εργαλείο που βοηθά στην αξιοποίηση των αποτελεσμάτων των μη καταστρεπτικών μεθόδων είναι η μαθηματική επεξεργασία εικόνας. Η χρήση της μαθηματικής επεξεργασίας εικόνας στον τομέα της εξέτασης και έρευνας των έργων τέχνης είναι πολύτιμη και έχει σήμερα μεγάλη εφαρμογή στη μελέτη και τεκμηρίωση των έργων τέχνης. Η εφαρμογή της επεξεργασίας βοηθά αρχικά στην επίλυση βασικών προβλημάτων, που πιθανών να προκύπτουν από την εφαρμογή των μη καταστρεπτικών τεχνικών όπως η βελτίωση της ποιότητας εικόνας δίνοντας σαφώς ένα καλύτερο οπτικό αποτέλεσμα καθώς επίσης και λειτουργίες που προσφέρει όπως τονισμό λεπτομερειών και δυσδιάκριτων περιοχών, οριοθέτηση προβληματικών περιοχών, οπτική ψηφιακή αποκατάσταση φθορών,  και πολλές άλλες λειτουργίες  οι οποίες βοηθούν, σε συνδυασμό με άλλες πληροφορίες, στην διεξαγωγή συμπερασμάτων για την έρευνα. Σε κάθε περίπτωση όμως η αρχή για την εφαρμογή της μαθηματικής επεξεργασίας θα πρέπει να είναι η ανάδειξη των πληροφοριών και όχι η αλλοίωσή τους που οδηγεί πολλές φορές σε λανθασμένα συμπεράσματα.
Το επόμενο στάδιο της μεθοδολογίας, το οποίο είναι απαραίτητο πριν την εφαρμογή των μεθόδων ανάλυσης, είναι η οπτική μικροσκοπία που αποτελεί μια μέθοδο παρατήρησης. Η μέθοδος αυτή αντιμετωπίζει την άμεση παρατήρηση και ανάλυση της στρωματογραφίας ενός έργου τέχνης με τη λήψη μικροδείγματος από το εξεταζόμενο έργο. Θα μπορούσαμε να πούμε ότι η μέθοδος αυτή αποτελεί μια «γέφυρα» ανάμεσα στις μη καταστρεπτικές τεχνικές και στις καταστρεπτικές τεχνικές.
Με την εφαρμογή αυτής της μεθόδου, περνάμε από το «γενικό» στο «ειδικό» δηλαδή στη σημειακή ανάλυση. Προκειμένου η αξιοπιστία των αποτελεσμάτων να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη, θα πρέπει η περιοχή από την οποία λαμβάνεται το δείγμα να είναι αντιπροσωπευτική μιας ευρύτερης περιοχής, γεγονός που ήδη διασφαλίζεται από την εφαρμογή των μη καταστερεπτικών τεχνικών.
Το επόμενο στάδιο είναι η εφαρμογή των αναλυτικών μεθόδων. Με την εφαρμογή αυτών των μεθόδων αντιμετωπίζονται προβλήματα που σχετίζονται με την ποιοτική σύσταση των υλικών του αντικειμένου και των προϊόντων φθοράς τους και ενδεχομένως με τον μηχανισμό φθοράς τους.
Τέλος, οι μέθοδοι χρονολόγησης εφαρμόζονται εκεί όπου ζητείται σαφής και άμεση χρονολόγηση του αντικειμένου. Η έμμεση χρονολόγηση δίνει αποτελέσματα γενικά και πιο ευρέα και βασίζεται σε πληροφορίες που σχετίζονται με ανθρώπινες δραστηριότητες. Η άμεση χρονολόγηση εφαρμόζεται με φυσικοχημικές μεθόδους και στηρίζεται στη μελέτη εξέλιξης με το χρόνο διαφόρων φυσικών ή φυσικοχημικών φαινομένων που αφορούν τα προς χρονολόγηση υλικά.
Τα πειραματικά αποτελέσματα που προκύπτουν από την εφαρμογή της εκάστοτε μεθόδου δεν θα πρέπει να αντιμετωπίζονται ανεξάρτητα αλλά να έχουν ένα συνδυαστικό χαρακτήρα σε σχέση με τα αποτελέσματα των άλλων μεθόδων. Θα πρέπει πάντα να υπάρχει ένα «κανάλι επιβεβαίωσης αποτελεσμάτων» έτσι ώστε με τη συγκριτική αξιολόγηση όλων των πειραματικών δεδομένων να εξάγονται συμπεράσματα ολοκληρωμένα, τεκμηριωμένα και αξιόπιστα.
Επίσης,  ένας άλλος εξίσου σημαντικός παράγοντας για την ερμηνεία, αξιολόγηση και διαχείριση των πληροφοριών που λαμβάνονται από τις μεθόδους διερεύνησης, είναι η διεπιστημονική συνεργασία όλων των εμπλεκομένων ειδικών επιστημόνων. Η αντιμετώπιση ενός έργου που γίνεται μέσα από το δρόμο της ιστορικής, αισθητικής και καλλιτεχνικής προσέγγισης δίνει παράλληλες και σημαντικές  πληροφορίες. Η συνεργασία λοιπόν των διαφορετικών αυτών δρόμων προσέγγισης δεν μπορεί παρά να λειτουργήσει επωφελώς για την διασφάλιση της  ιστορικής αλήθειας και της καλλιτεχνικής αξίας του έργου.



2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓνΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΚΑΙ ΥΛΗ

  1. Τι είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία;
  2. Το φως είναι κύμα ή σωματίδιο;
  3. Ποιες είναι οι θεμελιώδεις εξισώσεις για το φώς;
  4. Ποια μεγέθη χαρακτηρίζουν ποιοτικά και ποσοτικά την  ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία;
  5. Ποια είναι η συχνότητα και η ενέργεια ενός φωτονίου κόκκινου φωτός μήκους κύματος 700nm και ενός φωτονίου ιώδους μήκους κύματος 400nm; (Δίνονται η ταχύτητα του φωτός στο κενό co=3.108 m/s και η σταθερά του Planck h=6,63.10-34 j.s)
  6. Το φωτόνιο μιας υπεριώδους ακτινοβολίας μεταφέρει ενέργεια Ε=198,6j. Πόσο είναι το μήκος κύματος της ακτινοβολίας; (Απ.10-7m)
  7. Τι είναι  ηλεκτρομαγνητικό φάσμα;
  8. Γράψτε δίπλα από κάθε περιοχή μηκών κύματος (για λ στον αέρα) το είδος της ακτινοβολίας στην οποίαν αντιστοιχεί:
    1. 380-760nm
    2. 320-380nm   
    3. 760-500.000nm
    4. 760-2500nm
    5. 0,001-10nm
    6. 10-380nm
  9. Τι είναι ο δείκτης διάθλασης; Ποια είναι η φυσική του σημασία;
  10. Μια μονοχρωματική ακτίνα φωτός έχει στο κενό μήκος κύματος λο=500nm,  ενώ το μήκος κύματός της στο γυαλί είναι λ=450 nm. Είναι δυνατόν να συμβαίνει αυτό;
□  ΝΑΙ                                                          □ ΟΧΙ

  1. Ακτινοβολία πράσινου χρώματος έχει στον αέρα μήκος κύματος λο=520nm. Ο βολβός του ανθρώπινου ματιού περιέχει ένα υδατοειδές υγρό. Το μήκος κύματος της προηγούμενης ακτινοβολίας στο υδατοειδές υγρό του ματιού είναι λ=388nm.
    1. να υπολογισθεί ο δείκτης διάθλασης του υδατοειδούς υγρού
    2. η συχνότητα της ακτινοβολίας στον αέρα και στο υδατοειδές υγρό
    3. θα μεταβληθεί το χρώμα της ακτινοβολίας στο υδατοειδές υγρό σε σχέση με το χρώμα στον αέρα;
(Απ. n=1,34, 5,7.1014Hz)

  1. Πειραματικά παρατηρείται ότι η πράσινη ακτινοβολία εκτρέπεται περισσότερο σε ένα πρίσμα από την κίτρινη ακτινοβολία, δηλαδή ισχύει φπ>φκ.Να βρείτε για τις δύο αυτές ακτινοβολίες τις σχέσεις που συνδέουν:
    1.  τους δείκτες διάθλασης
    2. τις ταχύτητες μέσα στο πρίσμα
    3. τα μήκη κύματος στο κενό
    4. τα μήκη κύματος μέσα στο πρίσμα
    5. τις συχνότητες
  2.  Πηγή νατρίου εκπέμπει λεπτή δέσμη μονοχρωματικού φωτός συχνότητας f=5.1014Hz . Η δέσμη διαδίδεται στον αέρα και προσπίπτει στην επιφάνεια νερού όπου διαθλάται.Αν ο δείκτης διάθλασης του νερού είναι n=4/3 και η ταχύτητα του φωτός στον αέρα είναι co=3.108m/s

    1. Να σχεδιάσετε ποιοτικά την μετάβαση της δέσμης από τον αέρα στο νερό και να συγκρίνετε τις γωνίες πρόσπτωσης και διάθλασης
    2. Να υπολογίσετε το μήκος κύματος του μονοχρωματικού φωτός στον αέρα και το νερό.Μέσα στο νερό αλλάζει η αίσθηση του χρώματος της μονοχρωματικής δέσμης;
    3. Nα υπολογίσετε την ταχύτητα διάδοσης καθώς και τη συχνότητα του μονοχρωματικού φωτός στο νερό.
(Απ. θδ<θπ, 600nm 450nm, 2,25.108m/s 5.1014Hz

3  ΕΦΑΠΤΟΜΕΝΙΚΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΣ
υπό συγγραφή




4  ΧΡΩΜΑ
  1. Πως ορίζεται το χρώμα (χρωματικός ερεθισμός). Να κάνετε τη διάκριση μεταξύ χρώματος και χρωστικών υλικών .
  2. Ποια είναι η βασική αρχή της προσθετικής μεθόδου;
  3. Ποια είναι η βασική αρχή της αφαιρετικής  μεθόδου;
  4. Ποιοι είναι οι βασικοί και ποιοι οι συμπληρωματικοί χρωματικοί ερεθισμοί;
  5. Το μαύρο είναι χρώμα;
  6. Τι παράγεται από την πρόσθεση των βασικών ερεθισμών και τι από την πρόσθεση των συμπληρωματικών
    1. Με την προσθετική μέθοδο
    2. Με την αφαιρετική μέθοδο
  7. Εάν αναμείξουμε μπλε και κίτρινη ακτινοβολία τι χρώμα παράγεται; Παράγεται το ίδιο χρώμα αν αναμείξουμε μπλε και κίτρινη χρωστική; Πως εξηγείτε ότι στη ζωγραφική η ανάμειξη «μπλε» και «κίτρινου» δίδει «πράσινο» χρώμα;
  8. Τι χρώμα θα έχει ένα  χρωματικό στρώμα που στο λευκό φως φαίνεται πράσινο αν φωτιστεί με
    1. κόκκινη ακτινοβολία;
    2. κίτρινη ακτινοβολία
    3. ματζέντα ακτινοβολία
  9. Αν από μία δέσμη λευκού φωτός θέλω να κόψω την κόκκινη ακτινοβολία, τι χρώμα πρέπει να έχει το οπτικό φίλτρο που θα χρησιμοποιήσω;
  10. Με ποια μέθοδο παράγονται τα χρώματα που παρατηρείτε στην οθόνη του υπολογιστή σας και αντίστοιχα αυτά κατά την εκτύπωση;
  11. Ένα αντικείμενο παρουσιάζει φάσμα απορρόφησης με μέγιστη κορυφή (μία μόνο κορυφή) στο κόκκινο (700nm). Ποιο περιμένουμε να είναι το χρώμα του;
 



Εγγραφή σε: Αναρτήσεις (Atom)