A Budapesti Neutron Központ szerepe az európai kulturális örökség kutatásában - CHARISMA

Átírás

1 A Budapesti Neutron Központ szerepe az európai kulturális örökség kutatásában - CHARISMA Kasztovszky Zsolt MTA Energiatudományi Kutatóközpont kasztovszky.zsolt@energia.mta.hu

2 A Budapesti Neutron Központ (BNC) A NEUTRON TELJESSÉGGEL ELEGET TESZ A RONCSOLÁSMENTESSÉG KÖVETELMÉNYÉNEK! Semleges részecske mélyen behatol a mintába Nagyméretű tárgyak helyezhetők a nyalábba mintavétel nélkül Miért? Az indukált radioaktivitás általában gyorsan lecseng Szerkezet- és összetétel vizsgálatára alkalmas

3 CHARISMA Cultural Heritage Advanced Research Infrastructures: Synergy for a Multidisciplinary Approach to Conservation / Restoration EU FP7 Capacities Specific Programme Research Infrastructures Kutatóintézet Ország Networking Activities Access Activities 1120 nap berendezés idő (ebből BNC: 288 nap) Joint Research Activities Időtartam: 48+6 hó ( ) Coordinator: University of Perugia - Italy

4 CHARISMA partner intézetek 1 - University of Perugia, IT 2 - Centre de Recherche et de Restauration de Musèes de France, FR 3 - FORTH, Krete, GR 4 - The National Gallery of London, UK 5 - Synchrotron SOLEIL, FR 6 - Consiglio Nazionale delle Ricerche, ICVBC / INOA / IFAC, IT 7 - University of Torun, PL 8 - University of Aachen, RWTH, DE 9 - ATOMKI-HAS, Debrecen, HU 10 - Laboratoire de Recherche des Monuments Historiques, LRMH, FR 11 - The British Museum, UK 12 - Doerner Institute, Munchen, DE 13 - Ormylia Art Diagnosis Centre, GR 14 - Opificio delle Pietre Dure, Firenze, IT 15 - Museo Nacional del Prado, ES 16 - Instituut Collectie Nederland, NL 17 - Institute Royal du Patrimoine Artistique, BE 18 - APRE, Roma, IT 19 - Laboratorio Nacional de Engenharia Civil, PT 20 BNC-WIGNER, Budapest, HU 21 - University of Bologna, IT 22 MCC-C2RMF, FR

5 TRANSNATIONAL ACCESS ARCHLAB (WP5) - C2RMF, NGL, OPD, BM, PRADO, ICN / hozzáférés archívumokhoz, analitikai- művészeti adatbázisokhoz MOLAB (WP6) - UNIPG, CNR, CNRS-C2RMF / mozgó laborok (XRF, XRD, IR- Raman-spektroszkópia, NMR) CH vizsgálatokra FIXLAB (WP7) - AGLAE, SOLEIL, ATOMKI, BNC / nagyberendezések (szinkrotron, kutatóreaktor, gyorsító) CH vizsgálatokra

6 ARCHLAB BRITISH MUSEUM ICN C2RMF NATIONAL GALLERY MUSEO del PRADO OPD

7 CNRS MOLAB Mozgó labor 15 műszerrel in-situ vizsgálatokhoz UNIPG CNR-INOA

8 FIXLAB PLATFORM A PARIS SOLEIL - szinkrotron: valamennyi nyaláb C2RMF A felhasználók egyedi vagy közös ( single vagy joint ) pályázatokat nyújthatnak be a mérőhelyekre AGLAE - ionnyaláb analitika

9 FIXLAB PLATFORM B BUDAPEST - DEBRECEN ATOMKI-HAS, DEBRECEN A felhasználók egyedi vagy közös ( single vagy joint ) pályázatokat nyújthatnak be a mérőhelyekre

10 4,5 év alatt 9 felhívás, 46 pályázat, mintegy 288 kísérleti nap! A pályázatok megoszlása országok szerint A pályázatok megoszlása témák szerint

11 NMI3 - Budapesti Neutron Központ TOF-ND PGAA Highlight 2008 SANS RADIOGRÁFIA

12 Korábbi együttműködések - MTA EK (MTA IKI) MTA Régészeti Intézet (1998), ELTE Kőzettan-Geokémiai Tanszék (1998), Magyar Nemzeti Múzeum (2002), Tübingeni Egyetem (2002), Institute of Nuclear Chemistry and Technology, Varsó (2002) Egy új roncsolásmentes geokémiai módszer - a PGAA - archaeometriai alkalmazásai OTKA ( ) Kárpát-medencében fellelt kőeszközök nyersanyagainak roncsolásmentes eredetvizsgálata OTKA ( ) MÖB-DAAD ( , , ) Magyar-lengyel akadémiai ( , ) Horvát-magyar TéT ( ), Olasz-magyar (TéT ) IAEA CRP: Applications of nuclear analytical techniques to investigate the authenticity of art objects ( ), TC: Enhancing the Characterization, Preservation and Protection of Cultural Heritage Artefacts (2009- folyamatosan) EU FP6 ANCIENT CHARM: ( )

13 Korábbi együttműködések MTA WIGNER FK (MTA KFKI RMKI) Magyar Nemzeti Galéria, Magyar Képzőművészeti Főiskola Restaurátorképző Intézete, Szépművészeti Múzeum, Dobó István Vármúzeum, Országos Műemlék Felügyelőség, Országos Levéltár, Nemzeti Múzeum, Hopp Ferenc Kelet-ázsiai Múzeum, Wosinszky Mór Megyei Múzeum, MTA BTK Régészeti Intézet (1985-folyamatosan) Roncsolásmentes nukleáris analitikai módszerek kifejlesztése és felhasználása festmények, műtárgyak, régészeti leletek vizsgálatára. OTKA ( ) Művészeti és régészeti tárgyak ion nyaláb analízise OTKA ( ) Ion Beam Analysis Applied in Art and Archeology, COST G1 ( ) Non-destructive analysis and testing of museum objects COST G8 ( ) IAEA CRP: In situ application of XRF techniques ( )

14 PROMPT GAMMA AKTIVÁCIÓS ANALÍZIS PGAA Kasztovszky Zsolt Alkalmas: Tetszőleges (szilárd, folyadék) minta bulk elem- / izotópösszetételének meghatározására Minimális mintatömeg ~ 0,1 g Elvileg az összes kémiai elem mérhető különösen érzékeny: H, B, Cl, Cd, Nd, Sm, Eu, Gd Kimutatási határ 0,1 ppm 1000 ppm Előnyök: Roncsolásmentes Minimális mintaelőkészítés A teljes bevilágított térfogatról informál Nagy tárgyak részeinek vizsgálatára is alkalmas (nyalábméret: 5 mm 2 2X2 cm 2 )

15 REPÜLÉSI IDŐ NEUTRONDIFFRAKCIÓ TOF-ND Káli György Alkalmas: Egykristály- polikristály-szerkezet vizsgálatára Feszültség analízisre Textura analízisre Fázisok meghatározására Előnyök: Roncsolás mentes Minimális mintaelőkészítés A teljes bevilágított térfogatról informál Nagy tárgyak vizsgálatára alkalmas (nyalábméret: 3 cm 2 2,5 X 10 cm 2 )

16 KISSZÖGŰ NEUTRONSZÓRÁS SANS Len Adél Alkalmas: Å skálán inhomogenitások vizsgálatára Porusméretek meghatározására Anizotropiák, kiválások orientációjának vizsgálatára ásványokban, fémekben Kerámiák inhomogenitás, porozitás vizsgálatára Előnyök: Roncsolásmentes Minimális mintaelőkészítés A teljes bevilágított térfogatról informál Nagy tárgyak vizsgálatára alkalmas (nyalábméret: mm 2 4X4 cm 2 )

17 KIHOZOTT NYALÁBOS RÉSZECSKÉK KELTETTE KARAKTERISZTIKUS RÖNTGEN SPEKTROMETRIA (PIXE), pxrf Szőkefalvi-Nagy Zoltán / Kovács Imre Alkalmas: tetszőleges alakú és méretű tárgyak néhány 10 μm vastag felületi rétegeinek minőségi és mennyiségi elemanalízisére Előnyök: Roncsolásmentes Multielemes (Al-U) Gyors Precíz mérési pont pozicionálás Nincs szükség minta előkészítésre Kimutatási határ > 10 ppm elem és mátrix fűggően PIXE Nyalábméret: ~ 1 mm 2 XRF in situ elemzés Nyalábméret: ~ 25 mm 2

18 NIPS NORMA Kis Zoltán / Szentmiklósi László Alkalmas Normál PGAA 2D, 3D képalkotás (NR/NT) 2D, 3D elemtérképezés (PGAI) NR/NT térbeli felbontás: 0,2-0,5 mm Képméret: 48 mm 48 mm Előnyök / Hátrányok Roncsolásmentes NR gyors / NT és PGAI lassú Kr.e (XVIII. Dinasztia) egyiptomi korsó neutronradiográfiás és tomográfiás vizsgálata Záró dugasz NT: zsinór-szerű anyag PGAI: szerves feltekert gyolcs Agyag pecsét NR / NT Mintatartó kamra Gamma detektor Neutronnyaláb Belső tartalom NR: Feltételezés szerint szerves PGAI: Fő összetevők: H, C, N, S, Cl - megerősíti a szerves anyag feltételezését Mozgatható mintatartó A korsó 2D neutronradiográfiás képe

19 Selenium (µg/l) NEUTRONAKTIVÁCIÓS ANALÍZIS NAA Párkányi Dénes *** = p<0.001 compared to healthy *** *** *** *** *** *** 0 HA n=20 DH HH AH n=16 n=30 n=25 erythrocytes whole blood plasma BKR reaktorvíz mérése Se mérése biológiai mintákban 135 Cs mérése radioaktív hulladékokban NAA / PGAA komplementaritás Növények és talaj: növények nehézfém felvétele Ritkaföldfémek mérése vulkáni kőzetekben Ritkaföldfémek mérése bauxitban Régészeti minták, nyersanyagok (lápisz lazuli, kerámiák, stb.) - nyomelemek

20 5000 éves egyiptomi vasgyöngyök Thilo Rehren et al G.A. Wainwright és J.P. Bushe-Fox 1911-ben tárt fel egy predinasztikus (Kr.e ) temetőt Gerzeh közelében. 9 vasgyöngyöt találtak, erősen korrodált állapotban, feltehetően egy nyakék részei. A gyöngyök a londoni Petrie Museum tulajdonában vannak 3 gyöngyöt vizsgáltunk a Budapesti Neutron Központban roncsolásmentes módszerekkel: (NR, TOF-ND, PGAA, PIXE) Kérdés: Bizonyítható-e a gyöngyök meteorvas eredete összetétel- és szerkezetvizsgálatok alapján? Egy gyöngyöt az 1920-as években vizsgáltak (roncsolásos) klasszikus kémiai módszerekkel, és 7,5% Ni-tartalmat állapítottak meg

21 NR: A gyöngyök eredeti alakja és szerkezete: hajtogatott lemezekből készültek, középen nem fúrt lyukak vannak. A készítési feltételezett módja ismételt hevítéses lágyítás kalapálás. TOF-ND: A neutrondiffrakcióval nem észleltünk fémes fázist, tökéletlenül kristályosodott és amorf fázisok figyelhetők meg feltehetően Fe(OH) 2. Összességében a minták teljesen korrodáltnak bizonyultak. PGAA: A meteorit eredetre jellemző 2,8-4,1% Ni, 0,6-1,0% P, és ppm Co értékeket mértünk. PIXE: A gyöngyök felszínén megerősítette a ~5% Ni tartalmat. Különböző pontokban Cu, Pb, As, Zn, Mn nyomelemeket azonosított. Két gyöngyön ~ ppm Ge-t mért, amely a meteor eredet fontos bizonyítéka. Többféle roncsolásmentes módszerrel bizonyítékokat találtunk a vasgyöngyök anyagának meteorit eredetére. Ezzel megerősítettük a hipotézist, hogy valóban az emberiség (egyik) legrégibb vastárgyáról van szó.

22 KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!