tartalomjegyzék

• Kémiai analitikai módszerek • A vizsgálati sor vége: a nagyműszeres vizsgálatok • Elemanalitikai módszerek  • Összetevő vagy molekula analízis • Kristályszerkezet analízis  

Az egyszerűbb mikrokémiai tesztekkel alátámaszthatjuk az addigi vizsgálati eredményeinket, egy-egy elem (vas, réz, ólom stb.) kimutatásával. Ezt csak akkor érdemes végrehajtani, ha ténylegesen segíti a meghatározást, és ha van elegendő minta, mert ezekkel a kémiai tesztekkel általában megsemmisítjük a mintát. Szerencsére általában elég kevés anyag elegendő a meghatározáshoz. Az eredmények kiértékeléshez itt is nagyobb gyakorlati tapasztalat szükséges, de mivel olcsó és gyors eljárásról van szó, gyakran érdemes ezeket az egyszerűbb teszteket elvégezni.

Ilyen teszteket a sav- vagy a lúgérzékeny pigmenteken tudunk általában végrehajtani, mert gyakran valamilyen ionok adta színreakció lesz az eredmény. Pl. réz kimutatása a kialakuló lazacvörös réz-ferrocianiddal, vagy vas esetén a kék vas-ferrocianiddal. A tesztek restaurátori oktatásban való alkalmazása annyiban is hasznos, hogy ténylegesen szemlélteti mennyire érzékenyek a pigmentek savakra és lúgokra.
A gyakorlatban használható tesztek az egyes pigmentek „ANALITIKA” füle alatti részben található meg.



A mikroszkópos vizsgálatokkal a meghatározható tulajdonságok megállapítása alapján, esetleg néhány egyszerű kémiai analízissel, egy-egy elem jelenlétének igazolásával esetenként azonosíthatunk pigmenteket. Ellenben a megállapított tulajdonságokkal, kizárásos alapon (bizonyos tulajdonságok jelenléte, és hiánya alapján), gyakran csak a meghatározás egy szintjéig lehet eljutni. Sok esetben további bizonyítékokra van szükség a pontos meghatározáshoz, ekkor fordulunk az úgynevezett nagyműszeres vizsgálatok felé.
Ahhoz, hogy tudjuk, ezekkel ténylegesen új információt kaphatunk-e és, hogy kiválaszthassuk, melyik módszerrel érdemes a leginkább tovább vizsgálni a pigmentet a polarizációs mikroszkópos vizsgálati sor általában szükséges vagy hasznos.
Csak egy-két mondat erejéig szeretném – az értelmezés kedvéért – felhívni a figyelmet arra, hogy a műszerek sem azt állapítják meg, milyen anyagot analizáltunk velük, hanem csak bizonyos tulajdonságaikat mutatják ki. Ezeket kiértékelve kapjuk meg az eredményt. Azt pedig végképp nem állapítják meg, hogy egy anyag eredeti-e vagy nem. Azt a kiértékelő személy a teljes vizsgálattal kapott információk alapján ítéli meg!
Nagyon fontosnak tartom viszont azt kihangsúlyozni, hogy a műszeres vizsgálatokkal kapható eredmények helyes kiértékeléséhez a megfelelő mintavétel, az elővizsgálati eredmények ismerete és a restaurátorok anyagismerete elengedhetetlen.

A műszeres vizsgálatok nem automatikusak, a fő hangsúly a kiértékelésen van, amelyet erősen befolyásol az, hogy a műtárgyakból származó anyagok, minták köre igen összetett, és sok más, a vizsgálatot befolyásoló tényező is zavarhatja. Ezek tisztázása is a restaurátorok feladata. Például az öregedés, elváltozás, korábbi beavatkozásokkal bevitt anyagok jelenléte, az adott vizsgálathoz megfelelően preparált minta előkészítése. Ezen túl a jól megfogalmazott kérdés, a kérésekhez igazodó megfelelő műszeres vizsgálat kiválasztása és a kapott eredmény interpretálása is.
A restaurátornak azzal is tisztában kell lennie, hogy melyik műszeres analízissel milyen eredmény várható. Tudnia kell, hogy ha elemanalízisre viszi a mintát, akkor egy felsorolást fog kapni az elemekről, amiből kikövetkezteti melyik pigment az, amiben megtalálhatóak a kapott elemek. Ehhez nyilvánvaló, hogy ismernie kell a pigmentek összetételét, másrészt tudnia azt, hogy a minta nem pigment keverék-e.
Amennyiben kristályszerkezet-analízissel vizsgáltatja a mintát, azaz röntgen diffrakcióval, akkor pedig szem előtt tartania, hogy ez a módszer csak a kristályos anyagok vizsgálatára alkalmas. Pigmentek esetén a mikroszkópos vizsgálatokkal a megfelelő műszeres vizsgálat kiválasztásához szükséges kérdések túlnyomó része már előre tisztázható.
A műszeres analíziseket érdemesebb csoportok szerint megismerni, hogy megértsük milyen feladatra alkalmasak. Itt egy nagyon egyszerű felsorolás a legáltalánosabb vizsgálattípusokról.



Az alábbiakban a Magyarországon legkönnyebben és a gyakorlatban használt elérhető műszeres vizsgálatokat soroljuk csak fel.



Ezek közül néhány berendezéssel roncsolásmentesen is lehet vizsgálni a műtárgy felszínén, de keresztmetszet csiszolatokon, vagy pormintákon is alkalmazhatóak. Az összetevők elemeit mutatják ki.
Rengeteg elemanalitikai műszer létezik ma, a módszer kiválasztásánál azt kell figyelembe venni, milyen elemeket lehet az adott módszerrel vizsgálni, milyen mennyiségű, és hogyan preparált minta szükséges hozzá.
A roncsolásmentes vizsgálatoknál pedig, amikor a képet vagy tárgyat a felszínről vizsgáljuk, akkor tisztában kell lennünk azzal, hogy valóban mi van a felszínén. Tudnunk kell nem átfestés réteget analizáltatunk-e, és a vizsgálati technika (sugárzás, pl. röntgen) mennyire mélyre tud behatolni. A kapott adatokat, a kiértékelést befolyásolhatják, és sokszor zavarhatják, hogy műtárgyakon lévő anyagok általában komplexek, elöregedtek és roncsolódtak is.


Elektronsugaras mikroanalízis EMA, (SEM, EDS, EDX, stb.)

Az elektron sugaras mikroanalízis módszere azon alapul, hogy a „szkenning”, azaz pásztázó elektron mikroszkóp (SEM) van felszerelve bizonyos műszeres analízáló feltétekkel. A vizsgálatban elektronsugarakkal pásztázzák a mintát. A mintának vezetőnek kell lennie, amennyiben nem az, akkor azt vákuumgőzöléssel szén vagy fém (arany, króm, irídium) bevonattal látják el.
Az elektronsugarak kölcsönhatására: másodlagos elektronok (SE), az elsődleges elektronok háttérsugárzása (BSE), Auger elektronok (AE), az elsődleges elektronok átmenete, vagy karakterisztikus röntgensugárzás jöhet létre. Ezek kimutatásával az anyagokra jellemező adatokat kapnak. A létrejött karakterisztikus röntgensugárzás spektrumát hullámhossz / WDX (berilliumtól az uránig) vagy energiadiszperzív / EDX, EDS (széntől az uránig) módszer szerint határozzák meg.
A pigmentek vizsgálatára egyik leggyakrabban használt elemanalitikai módszer az energiadiszperzív röntgen-spektroszkópiával (EDS, EDX) kombinált pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) vizsgálat, mely lokális morfológiai és kémiai elemösszetételről informál.
Ezzel a módszerrel a keresztmetszet-csiszolaton is vizsgálhatjuk a rétegekben az elemek elhelyezkedését, akár pontszerűen, akár nagyobb területen. A vizsgálat során látható marad a minta (fekete-fehér SEM kép), és így akár mikronos területeken is megtudhatjuk az elemek minőségi és mennyiségi összetételét, valamint a felületi eloszlásáról is informálódhatunk. A módszerrel tehát a kémiai elemeket (a széntől az uránig) és azok hozzávetőleges mennyiségét, illetve egymáshoz viszonyított arányát tudjuk meghatározni A módszer tehát sok információval szolgál, de segítségével a szerves pigmentek és színezékek nem elemezhetők, és önmagában többnyire a szervetlen pigmentek azonosítására sem alkalmas, azonban kiegészítő módszerként elterjedten használt. A pásztázó elektronmikroszkóp lehetővé teszi a minta morfológiájának vizsgálatát is darabmintákon vagy pormintákon, ez különösen érdekes lehet, ha festett felületeket akarunk összehasonlítani.
A keresztmetszet-csiszolaton végzett elemanalízisnél fontos tényező a minta preparálása. A keresztmetszet-csiszolatoknak síknak kell lennie, hiszen a többezerszeres nagyításnál a felszíni egyenetlenségek zavaróak lehetnek. A vizsgálat előtt célszerű egy úgynevezett „térképet” készíteni mikroszkópos felvételekkel a mintáról, mert a SEM képen sokszor nem egykönnyen ismerhetőek fel a rétegek, vagy az egyes összetevők, hiszen azok teljesen más kontrasztviszonyban jelennek meg, mint a látható sugárzásban. Emellett a kérdéses részeket érdemes bejelölni (pl. homogénebb pigment csomók), mert a vizsgálat közben a jól célzott mérés hozhat használható eredményt. Érdemes előre listaszerűen felsorolni a várható elemeket, mert ezekre konkrétan is irányulhat a mérés, illetve léteznek olyan elemek, melyek karakterisztikus csúcsai eltakarhatják egymást, ezért érdemes rákérdezni az egyes elemekre. Ez a megfelelő anyagismeret nélkül nem lehetséges!1


A műszer és a képernyő, ahol a mintafelület kiválasztása történik.

A mintatartó térben vákuum van.

A minta szenezése
vákuumban párologtatott szén kondenzációja.

„Leszenezett minta” aminek az oldala is szenes szalaggal van körbe véve. Egy tönkre több minta feltétele hasznos lehet, ugyanis a vákuum térbe való behelyezés hosszabb folyamat, így időt takaríthatunk meg a mérésre.

 

Szénszalagra felragasztott minta Vakolat vagy más  darabminták morfológiája is vizsgálható a SEM-pal.


Ugyanannak a mintának a normál mikroszkópos képe és a SEM képe. A SEM képen a mérési helyek jelölései láthatóak. Jól megfigyelhető például, hogy az alsó vöröses rétegek mennyivel rosszabb kontrasztviszonyban jelennek meg a SEM képen, mint a normál felvételen.



A monitoron követhető a vizsgálat. A mintákról nemcsak pontszerű, vagy lehatárolt terület mérés készülhet ,  hanem a teljes felületükre jellemző elemtérkép, amit „mapping” technikának hívnak. Itt az egyes elemekhez színeket rendelnek, így jól látszik az elemek sűrűsége a rétegekben.
(A felvételek a MTA KFKI laborjában készültek. Vizsgálatot végezte: Tóth Attila)


Röntgen fluoreszcens analízis (XRF)

A röntgenfluoreszcens analízis nagyon jól kihasználható, elterjedt elemanalitikai módszer. Roncsolásmentes vizsgálatra is alkalmas, mert léteznek hordozható, kézi XRF készülékek. Ezekkel az egyetlen probléma, hogy a vizsgálandó felület elég nagy, általában több mm2, illetve a röntgen magas energiája miatt a behatolás mélysége lehet több mm is. Mindez azért érdekes, mert ha festett rétegeket tanulmányozunk, akkor nemcsak a felszínt mérjük, hanem általában több réteget. (Ugyanakkor például ha papír a hordozó, arra is vigyázni kell a mérésnél mi van a tárgy alatt! ) A másik probléma, hogy a rétegek mennyire heterogének vagy homogének, keverékpigmentekből állnak-e? Ezért ajánlott ehhez a vizsgálathoz mindenképp kiegészítő vizsgálatokat is elvégezni.
Ma már elérhetőek a mikro XRF berendezések is, ezeknek a vizsgáló nyaláb átmérője akár 10 mikronos is lehet, és itt a behatolás mélysége is jóval kisebb. Pontosabb vizsgálatra az ilyen berendezések alkalmasak.
Ennek ellenére, mivel egy roncsolásmentes, gyors vizsgálati módszerről van szó, nagyon hasznos információkat nyújthat egy általános kézi XRF mérés a szervetlen pigmenteket illetően, de a kiértékelésnél nagyon körültekintőnek kell lennünk. A legfontosabb a pontos mérési hely rögzítése, mert anélkül a dokumentáció szinte értéktelennek tekinthető!
Fémtárgyak vizsgálatánál természetesen például sokkal kedvezőbbek e készülék nyújtotta lehetőségek, mert a minta bármilyen heterogén is, az elemi összetétele több mérésből jól feltérképezhető.
A kémiai elemi összetétel minőségi és mennyiségi meghatározására. Gerjesztés röntgensugárzással vagy radioaktív izotópok által kibocsátott sugárzással történik a másodlagos röntgen, vagy fluoreszcens sugarak gerjesztése. Gyors eljárás és egyidejűleg határozza meg a fő és mellékkomponenseket. (A mennyiségi analízishez, amit a sugárzás intenzitásából mérnek, sima felületű minta szükséges.) Csak a 9-nél magasabb rendszámú elemeket lehet vele vizsgálni (azaz pl.: O, N, C, H-t nem, amelyek pedig nagyon fontos pigment alkotó elemek), azaz csak egyes esetekben lehet a meghatározható összetevőből következtetni a pigmentre. Pl.: ha vörösről van szó, ami higany és kén tartalmú, akkor az cinóber, viszont pl. csak a réz jelenlétéből nem lehet meghatározni egy zöld, ill. kék pigmentet. Ezeknél a vizsgálati módszereknél is fontos előre tisztázni, hogy a használt sugárzás milyen mélységig hatol be, a mérés mekkora térfogatra vonatkozik. Ha ez több milliméter, akkor ezt a kiértékelésnél is figyelembe kell venni, főként festékrétegek esetén.
A mikro-XRF készülékek esetében a pont analízist kiegészíti egy területi térképezést lehetővé tevő technika, amivel az adott mintán belül elemeloszlási térképek készíthetők. Ez lehetővé teszi a pigmentek szöveti elhelyezkedésének részletes vizsgálatát is, ami a mikro Raman mérésekkel kiegészítve nagyon hatékony elemzéseket tesz lehetővé.

A kézi XRF berendezés gyors és azonnali eredményt is adó vizsgálatra alkalmas. Nagyon fontos a mérés helyének rögzítése, ezért jobbak a videokamerával felszerelt berendezések. A képen: MTA-Kémiai kutató intézetének XRF készüléke (vizsgálat: May Zoltán)



Mikro-XRF berendezés. Nem hordozható, de a mintaterébe kisebb-nagyobb tárgyak behelyezhetők, bár leginkább a keresztmetszet csiszolatok vagy darab minták vizsgálatára alkalmas. Viszont sokkal kisebb keresztmetszetben mér: 100, vagy akár 10 mikron is lehet a mérési terület, ami már a festett rétegeknél is pontosabb eredményt ad, ha rétegeken belül végezzük a mérést. A mérési pontokat számítógép segítségével választhatjuk ki.  
alul: Horiba Jobin Yvon XGT 5000 Röntgen Fluoreszcens analitikai mikroszkóp a Szegedi Tudományegyetem, Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani tanszékének nagyműszeres laborjában.
http://www.geolabor.hu/


Magyarországon kevésbé hozzáférhető elemanalitikai módszerek:

PIXE: Protonindukált röntgensugaras analízis PIGE: Protonindukált gamma sugaras analízis
Az 5-nél nagyobb rendszámú elemeket egyidejűleg lehet vele vizsgálni, rendkívül érzékeny, pontos (az XRF-nél érzékenyebb, főleg az alacsonyabb atomszámú elemeknél), és nagyon kis mennyiségű mintát igényel. (A vizsgálathoz használt sugár 1 mm átmérőjű területre fókuszálható.) 2

NAAR: Neutronaktivációs autoradiográfia:
Roncsolásmentes vizsgálat is lehet. Az időben egymás után készülő felvételek a különböző felezési idejű izotópok, (pigmentek) felületi elhelyezkedéséről tájékoztatnak. Pl. rövidebb, egy-két napos felezési idejű elemeket tartalmazó pigmentek az umbra: Mn56, auripigment: As76, és azurit, malachit: Cu64, míg több hétig tartó a csontszén: P32 és a cinóber: Hg203. Ha az egész képet vizsgálják, akkor az elemek, azaz a pigmentek eloszlását is feltérképezhetik ezzel az eljárással.3



Ezeket a módszereket szerves anyagok vizsgálatával kapcsolatban alkalmazzák gyakrabban, azaz szerves pigmentekre, kötőanyagokra inkább, de nagyon sok esetben a szervetlen pigmenteket is meg lehet velük határozni.,A festékvizsgálatok gyakorlatában nagyon hasznosak. Érdemes mérlegelni, amikor a rétegek vizsgálatainál sok kérdés szerves irányú információkkal tisztázható inkább, akkor célszerű ezekből a módszerekből választani. Érdemes előre tisztázni a műszeres szakemberrel azt, hogy ha szervetlen pigmenteket mikroszkópos vizsgálattal már behatároltuk, és kizárásos módszerrel csak egy-két alternatívánk maradt, ezeket az adott műszerrel ki lehet-e mutatni.
IS (IRS): infravörös spektrofotometria, FTIR: Az IS eljárásnak legkifinomultabb változata.
A Fourier Transzformációs Infravörös Spektroszkópiát (FTIR) széles körben alkalmazzák műtárgyak alkotóelemeinek vizsgálatára. A karakterisztikus rezgési frekvenciák mérésén alapuló infravörös spektroszkópiai módszer molekuláris kötések meghatározását teszi lehetővé. A kiértékelése történhet úgy, hogy az infravörös spektrum csúcsaihoz tartozó kötések és funkciócsoportok segítségével összeállítjuk a vizsgált anyag szerkezetét, vagy referenciaanyag spektrumával hasonlítjuk össze a kapott görbét. A kiértékeléshez mindenképp nagy szakértelem és gyakorlat szükséges.
Pigmentek mellett ragasztók és kötőanyagok is meghatározhatók ezzel a módszerrel.
Bizonyos pigmentek (pl. verdigris) kémiai szerkezete öregedésük során megváltozhat, ezért a FTIR vizsgálattal már nem azonosíthatók. Ilyenkor az elemanalitikai, mikroanalitikai és mikroszkópos preparátumvizsgálatok eredményei segíthetnek az azonosításban. Lazúrosan, vékony rétegben felvitt tinták, színezékek, festékek esetén általában nem elegendő a színes anyag mennyisége, ahhoz, hogy a módszerrel értékelhető spektrumot kapjunk, mert a sugárzás mélyebbre hatol és a papír spektruma válik meghatározóvá.
Ezt a vizsgálati módszert ma széles körben használják. Szerencsésen a vizsgálathoz többféle vizsgáló fej is elérhető, amit azért érdemes előre tisztázni, mert a mintánkat ehhez képest kell előre kipreparálni.
Ha szét tudjuk választani a vizsgálat mintát, és így egy-egy rétegből, bevonatból tudunk egy tiszta kaparékot készíteni, az a legszerencsésebb, akkor ezt általában gyémántlapkára helyezik.
Mivel sajnos ritkán lehet festett rétegeket jól szétválasztani, a legeredményesebb, ha vékonymetszetet készítünk és azt egy speciális tárgylemezre rakva vizsgáltatjuk, amelyen kis lyuk van, ahol a sugárzás átmegy a mintán.


Gyémántcellás mintatartók

Mélyített, lyukas tárgylemez amire a vékonymetszetet illesztik. A nyaláb a lyukon megy át.

Nemcsak a mintatartók hanem a műszer vizsgáló fejei is különböző-ek. Szerencsés, ha műszer olyan amilyen lehet látni a vizsgált mintát, mert így pontosan meghatározhat a vizsgált felület.

Ma már elérhető hordozható FTIR készülék is, pár mm-es ATR fejjel.
(Debrecen, Szer-vetlen és Analitikai Kémia tanszék)





RAMAN spektroszkópia

Raman spektroszkópia szerves és szervetlen pigmentek, színezékek vizsgálatára egyaránt alkalmas. Előnye, hogy nagyon kis mennyiségű minta (néhány pigmentszemcse) elegendő az elemzéshez, sőt létezik már hordozható Raman készülék is, mely a vizsgálatot közvetlenül a tárgyon végzi, mintavétel nélkül.
Amellett feltétlen előnye a vizsgálatnak, hogy a mikroszkóp alatt pontosan behatárolható a vizsgálni kívánt terület, illetve akár pigmentszemcse.
Probléma lehet – főleg a szerves színezékek és pigmentek a vizsgálata során –, hogy hajlamosak a fluoreszcenciára és gyenge Raman szórást mutatnak, sőt a vizsgálat során fotokémiai károsodásokat is szenvedhetnek. (Bár ez utóbbi a lézersugár hullámhosszának megválasztásával minimalizálható, vagy önmagában nagyon kis felületen történik, így nem számottevő.4)
A pigmentek, színezékek Raman spektroszkópiával történő vizsgálata az elmúlt években kezdett fejlődni, és ma már nagyon elterjedt a vászon- és táblaképek festett rétegeinek meghatározásában. Érdemes referenciaanyag mellékelésével segíteni a vizsgálatot végző szakembert!
A módszerrel a kovalens kötést tartalmazó vegyületek vizsgálhatók. A szerves anyagok széles köre nagyon jó Raman szórási tulajdonságokat mutat, így könnyen és hatékonyan vizsgálhatók. Összetett anionokat tartalmazó sók, illetve más kovalens kötésű ásványi anyagok (szilikátok, borátok, szulfátok stb.) nagyon jól kimutathatók, ugyanakkor az ionos kötést tartalmazó sók pl.: halogenidek (ZnCl, SnCl2 stb.) nem alkalmasak Raman vizsgálatra.

A Raman mikroszkóp a spektroszkópia előnyeit a polarizációs mikroszkóp lehetőségeivel kombinálja. Ennek eredményeképpen lehetőség van akár 1 μm átmérőjű pontban elemzést végezni, továbbá, ha áteső fényű üzemmódban a polarizátor mellé analizátort iktatunk, interferencia színeket is vizsgálhatunk, megkönnyítve az adott mintán belül a megfelelő mérendő ponthoz való navigálást.

Fontos lehetőség a vonal menti és területi ún. Raman térképek készítésének funkciója, ahol a különböző minőségű alkotók (jelen esetben pigmentek) térbeli szöveti kapcsolódása, helyzete is könnyen tisztázható.

A legújabb műszerekben a lézersugár energiája akár 0,1 mW-os érzékenységgel állítható, és így az érzékenyebb minták során akár teljes mértékben kiküszöbölhető a fotokémiai degradáció anélkül, hogy a gerjesztő lézer hullámhosszát megváltoztatnánk. A szerves anyagok egy részénél jelentkező fotolumineszcencia zavaró hatását, a vezérlő szoftverek beépített algoritmusok segítségével az esetek többségében könnyedén kezelni tudják.5



A vizsgálat nagy előnye, hogy az optikai mikroszkópos képen láthatjuk a vizsgált felületet, így pontosan meghatározhatjuk, milyen réteget vizsgálunk egy keresztmetszet-csiszolaton. De akár tárgyak felületét is vizsgálhatjuk.
A képen: Thermo Fisher DXR Raman mikroszkóp a Szegedi Tudományegyetem, Ásványtani Geokémiai és Kőzettani tanszékének (http://www.asvanytan.hu/) nagyműszeres laborjában. Weboldal: http://www.geolabor.hu/



A szervetlen kristályos pigmentek legpontosabb meghatározási lehetősége, mert kémiailag azonos, de kristályszerkezetileg eltérő változatokat is el lehet vele különíteni. Ezzel a módszerrel nagyon pontos válaszokat is lehet kapni speciális kérdésekre, alapos, pontos kutatási eredmények alapjait is adhatja (lelőhelyek, előállítási módok, elváltozások meghatározása).
A kérdés a vizsgálattal kapcsolatban az, hogy az adott minta röntgenamorf-e, mivel a vizsgálat csak a kristályos anyagok meghatározására alkalmas módszer, szükséges-e az adott pigment pontos kristályos összetételét megtudni, vagy elegendő lenne egy elemanalízis, mindemellett van-e megfelelő mennyiségű és minőségű minta. Ezért a diffrakciós mérés előtt is érdemes legalább mikroszkópos vizsgálatokat végezni, azért kiszűrjük a röntgen amorf anyagokat (pl. üvegek, szerves pigmentek) és jól előkészítsük a mintát a vizsgálatra.

A vizsgálat azon alapul, hogy ha röntgensugárzás ér egy kristályos anyagot, akkor a sugárzás terjedési iránya elhajlik, vagyis a kristályra jellemző diffrakciós kép keletkezik. Az elhajlási maximumok helye, intenzitása és alakja alapján meghatározható a kristályrácsszerkezet, ez alapján pedig beazonosítható az anyag, pl. a pigment.
Mintavételt igényel, ennek mennyisége változó, de létezik olyan változata ahol akár 1 szemcse vizsgálata is lehetséges. (Az XRD technikának két nagy területe van: az egykristály-diffrakció és a pordiffrakció. Az egykristály diffrakció esetén egy kristályt vizsgálnak, ahol a kristályt rögzítik egy mozgatható mintatartóhoz, és úgy készítenek sorozatfelvételeket a kristályról. A pordiffrakciónál pedig kb 1µm szemcseméretre porított mintát, ami lehetőleg nem orientált vizsgálnak, úgy, hogy statisztikus mennyiségű szemcse kerüljön a mérési térfogatba azért, hogy minden diffraktáló irányba legyen szórás, így megjelenjen, és mérhető legyen az adott reflexió. Ma már létezik olyan XRD berendezés is ami keresztmetszet csiszolatok felszínén is képes vizsgálatot végezni6, de ez hazánkban egyenlőre műtárgyvizsgálatoknál nem elérhető.)
Maga a minta nem károsodik a vizsgálat során, további vizsgálatokra is alkalmas marad, de mivel általában már nagyon apróra porított, mikroszkóppal már továbbiakban nem vizsgálható.


Röntgen pordiffraktométer.
(MTA-KKI)

A mintapreparálás nagyon fontos része a vizsgálatnak. Minél tisztább és homogénebb minta kell, amellett apróra kell a mintát porítani (achátmozsár), majd felhordani a mintatartóra.  

Modern 6db-os mintatartó tárcsás XRD berendezés. (Pécsi Tudomány Egyetem Szentágothai János Kutatóközpont laborjában)



 

EDX

XRF

XRD

FTIR

RAMAN

Szervetlen

Szervetlen anyagok elemanalitika

Szervetlen anyagok elemanalitika

Kristályos anyagok

Szerves és szervetlen anyagok molekulaszerkezete

Szerves és szervetlen anyagok molekulaszerkezete

szerves

nem

nem

nem

Létezik-e hordozható változat

nem

igen

nem

igen

igen

mintavétel

Mintavételt igényel.

Bármilyen felszínen elvégezhető, legyen az minta vagy maga a tárgy

Általában igen, bár létezik olyan műszer is, ahová kisebb tárgyakat (kerámia) be lehet helyezni.
Mintapreparálás fontos tényező

Mintavételt igényel és a preparálás fontos

Ha olyan a mintatér, akár tárgyak felszíne is vizsgálható, de nagyrészt inkább keresztmetszet csiszolatokon.

Kereszt metszet
Vizsgálatra alkalmas

igen

igen (mikro XRF)

Nem (leginkább porminta kell, de létezik speciális műszer, ami keresztmetszeten is mér)

Keresztmetszeten is (ATR objektív, de túl nagy a vizsgált felület, kb 100 mikron) inkább vékonymetszet, vagy porminta

igen

minta

Általában a mintát be kell vonni valamilyen vezető anyaggal (szén, arany) amit utána el kell távolítani.

Ép marad

Ép marad

Ép marad, de ha pasztillába kerül, onnan már nehezen vehető ki.

Bizonyos anyagok érzékenyek a lézer sugarakra, ezért károsodhat a méréskor

hátrány

Leginkább szervetlen anyagok meghatározása

Nagyobb felületen és mélységben egyszerre mutatja ki az elemeket, ezért egyéb vizsgálatokkal együtt lehet kiértékelni

Általában nagyobb mintamennyiséget igényel

Nehéz a kiértékelés bonyolult szerves összetevők esetén

Az érzékeny anyagok előzetes ismerete szükséges


A fenti példákkal a célom, mindössze  annak illusztrálása volt, hogy a restaurátoroknak, illetve azoknak, akik a műtárgyakkal kapcsolatos kutatásokat végzik, tisztában kell lenniük a vizsgálati módszerekkel, azok lehetőségeivel, és korlátaival, mert az eredményeket csakis a kapott adatok együttes kiértékelése adja, soha nem egy módszer, vagy egy gép. Csak a megbízható eredmények képezhetnek szakszerű kutatási alapot.


- Castro K.-Perez-Alonso M. -Rodrıguez-Laso, M P.-Fernandez L. A.-Madariaga J. M.: On-line FT-Raman and dispersive Raman sspectra database of artists’ materials (e-VISART database) Anal Bioanal Chem (2005) 382: 248–258 http://www.phantasya.it/papertech/upload/img_paperesform_paperes_file_5.pdf
- Grünwaldová V: Material research of Colour Layer in Artworks , Phd dolgozat, Charles University Prague, Faculty of Science,  2010, http://www.natur.cuni.cz/fakulta/uredni-deska/archiv/2010/studijni-zalezitosti/doktorske-studium/obhajoby-disertacnich-praci/24.6.2010-od-9.00-hod.-ing.-veronika-grunwaldova/autoreferat-aj
- Ferretti, M.: Scientific Investigations of Work of Arts. Roma, 1993. 43-47.
- Kriston L.: Műtárgyak fontosabb röntgen és gamma-sugaras vizsgálata. Budapest, MKF, 2001. 61-62.
- Kriston L.: Műtárgyak fontosabb röntgen és gamma-sugaras vizsgálata. Budapest MKF, 2002. 64.
- Riederer J.: Műkincsekről vegyész-szemmel. Budapest, 1984.
- Szakáll S.: (2011) : Ásvány- és kőzettan alapjai: 1. Elektronmikroszkópia lehetőségei, előnyei http://www.tankonyvtar.hu/en/tartalom/tamop425/0033_SCORM_MFFAT6101/sco_32_01.htm, Röntgen diffrakciós analitika http://www.tankonyvtar.hu/en/tartalom/tamop425/0033_SCORM_MFFAT6101/sco_31_01.htm
- Sajó I: Mire jó a röntgendiffrakció? ISIS 2008.14-16 http://epa.oszk.hu/00400/00402/00007/pdf/ISIS_2008_014-016.pdf
- Tóth A. L.: Elektronsugaras mikroanalízis restaurátoroknak. I. rész: pásztázó elektronmikroszkópia. ISIS, Erdélyi restaurátor füzetek, 2009. 13-24. http://epa.oszk.hu/00400/00402/00008/pdf/ISIS_2009_013-024.pdf
- Tóth A. L.: Elektronsugaras mikroanalízis restaurátoroknak. II. rész: A röntgensugaras mérés és interpretációja. Erdélyi restaurátor fűzetek, 2010. 9-15. http://epa.oszk.hu/00400/00402/00010/pdf/ISIS_2010_009-015.pdf
- Török Á.: Pásztázó Elektronmikroszkóp. A műemlékek kőanyagának vizsgálati lehetőségei. Kő, a Magyar Kőszövetség Hivatalos Lapja, 2012/1, XIV. évfolyam 21-25.

1 - Tóth A. 2010, Török , 2012, Ferreti, 1993 Szakáll, 2011
2 - Ferretti, 1993, Kriston, 2001
3 - Kriston, 2002.
4 - Előfordult olyan eset, hogy az ólomfehérből a lézer nyaláb hatására masszikot alakult ki, ami önmagában nem szokott előfordulni, de mivel ftalocianin kékkel, (ami nagyon jó fényvezető) volt keverve a pigment és ettől intenzívebb lett a hőhatás. Castro, 2005.
5 - Fintor Krisztián (Szegedi Tudományegyetem, Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani tanszék) szóbeli közlése, 2012
6 - http://www.atomikateknik.com/pdf/702_14511.pdf - Grünwaldová, 2010

Az oldal tetejére