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Evoluzione di apparati di spettroscopia d’immagine per l’analisi non invasiva di dipinti presso l’IFAC-CNR ANDREA CASINI, FRANCO LOTTI, LORENZO STEFANI SEZIONE ELABORAZIONE DI SEGNALI E IMMAGINI, ISTITUTO DI FISICA APPLICATA “NELLO CARRARA”, CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE Via Panciatichi, 64 – 50127 Firenze, Tel. 0554235.280, Fax: 055410893 A.Casini@ifac.cnr.it ROBERTO BELLUCCI, CECILIA FROSININI LABORATORIO DI RESTAURO, OPIFICIO DELLE PIETRE DURE Viale Strozzi, 1 – 50123 Firenze, Tel. 0554235.280, Fax: 055410893 1. Introduzione Nel 1983, in occasione del restauro degli affreschi di Masaccio e Masolino nella Cappella Brancacci e seguendo i primi studi svolti presso la National Gallery di Londra, presso l’Istituto di Fisica Applicata “Nello Carrara” del CNR (allora Istituto di Ricerca sulle Onde Elettromagnetiche) si iniziò una linea di ricerca sulla spettroscopia di riflettanza dei materiali pittorici [1-3]. Questi studi furono resi possibili dall’introduzione di spettroscopi trasportabili dotati di sonde a fibre ottiche che permisero le misure di zone del diametro di circa 3 mm situate in qualsiasi parte di un dipinto. Soprattutto allo scopo di monitorare le variazioni nel tempo o durante le fasi di operazioni di restauro, i dati spettroscopici misurati alle lunghezze d’onda visibili furono usati anche per misure di colore. Per studiare i materiali pittorici ed i prodotti di degrado si rivelò utile e pratico lo studio di un campo di lunghezze d’onda dai ∼350 nm nel vicino ultravioletto fino ai 2 μm nell’infrarosso a lunghezza d’onda breve (SWIR). Nei primi anni ’90, seguendo anche studi condotti al Doerner Institute [4], venne deciso di dare inizio un’attività di sperimentazione di spettroscopia d’immagine, con lo scopo di estendere le informazioni di spettroscopia di riflettanza a tutti i punti di un’inquadratura di un dipinto. Poiché all’epoca non erano disponibili strumenti adatti, il compito dello studio e dell’implementazione di un prototipo di camera multispettrale fu assunto dalla Sezione Elaborazione di Segnali ed Immagini dell’Istituto “Nello Carrara”. Nel seguito vengono brevemente riportate le caratteristiche sia di tale strumento sperimentale, sia quelle di un interessante interferometro ad immagine divenuto disponibile in anni successivi ed usato soprattutto per l’analisi spettrale delle immagini di fluorescenza indotta da radiazione UVA. 77
78 Fig. 1 – Filtri interferenziali usati nella telecamera multispettrale a vidicon L’esperienza maturata, in collaborazione con un centro di alta qualificazione nella conservazione e nel restauro dei dipinti quale l’Opificio delle Pietre Dure, ha condotto all’implementazione di un prototipo di scanner iperspettrale ad alta risoluzione spaziale. Lo scopo di tale strumento, basato su uno spettrografo di linea del tipo prisma-reticolo-prisma in trasmissione, è quello di ottenere sia mappe dei materiali, sia mappe colorimetriche accurate e ripetibili. Vengono nel seguito riportati i primi risultati ottenuti su un dipinto rinascimentale di rilevante importanza storico-artistica, insieme a risultati più tecnici, adatti ad una valutazione della qualità delle misure ottenibili con tale spettrografo. 2. Telecamera multispettrale La telecamera utilizzata era un vidicon PbO-PbS Hamamatsu, il cui intervallo utile di sensibilità va da 400 nm a poco più di 1800 nm. Questo sensore fu scelto proprio per la sua banda estesa nell’infrarosso poiché ci si poneva l’obiettivo di sperimentare la spettroscopia ad immagini nello spettro oltre 1 μm, cioè oltre la banda di sensibilità dei CCD, dove diviene rilevante il potere di penetrazione della radiazione al disotto della superficie pittorica. Come è noto, questo effetto è sfruttato dai restauratori nella cosiddetta riflettografia nell’infrarosso per rilevare disegni preparatori eseguiti con materiali assorbenti (es., carboncino) e per scoprire ridipinture. Era da aspettarsi che un’analisi multibanda avrebbe fornito informazioni sulla stratificazione dei materiali dato che il potere di penetrazione della radiazione aumenta con la lunghezza d’onda, anche se in maniera diversa per diversi materiali.
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SOCIETÀ ITALIANA DI OTTICA E FOTON
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