Advanced laser renovation of old paintings, paper, parchment and metal objects. UNIVERSITIES, ACADEMIES 5 RESEARCH CENTRES, INSTITUTES 5 SMEs 8 END USERS 2
Advanced laser renovation of old paintings, paper, parchment and metal objects. UNIVERSITIES, ACADEMIES 5 RESEARCH CENTRES, INSTITUTES 2 SMEs 2 END USERS 2
AIMS AND OBJECTIVES: Development and implementation of new, advanced laser cleaning systems, automatic systems of scanning (objects, laser beam) sensors for automatic detection of distance to the surface with the system of dynamic focusing or dynamic laser fluency control for irregular surfaces
AIMS AND OBJECTIVES: Optimization of complementary renovation techniques, evaluation of the results based on the experience of consortium partners Creation of data bases or supplements to the existing ones (objects, procedures).
DPSS Nd:YAG LASER Pulse energy: 3.0 mj @ 1064 nm; 1.3 mj @ 532 nm 0.9 mj @ 355 nm 0.6 mj @ 266 nm Pulse energy stability: 1.0 % @ 1064 nm (St.Dev); 4.0 % @ 266 nm (St.Dev) Pulse duration stability: < 1 % @ 1064 nm (StDev). Repetition rate: 1000 Hz. Pulse duration: < 70 ps (30 ps) Spatial mode: TEM00 Beam diameter: ~ 3 mm. Beam divergence (full angle at 1/e 2 ): < 1.6 mrad. Polarization purity (vertical): > 100:1. Contrast ratio (to residual pulse): > 200:1.
DPSS Nd:YAG LASER SECOND HARMONIC GENERATOR - KTP crystal in temperature-controlled heater. - Harmonics separator. THIRD HARMONIC GENERATOR - LBO crystal in temperature-controlled heater. - Harmonics separator. FOURTH HARMONIC GENERATOR - LBO crystal in temperature-controlled heater. - Harmonics separator.
LASER SCANNING SYSTEM
Lézerek alkalmazása a festmény restaurálásban - Magyarországon A Déri projekt: 2006 február 1-2007 szeptember 15 Pécsi Tudományegyetem Pannon Egyetem Szépművészeti Múzeum Magyar Restaurátorok Egyesülete Mikroanyag Kft. Támogatás: 63 MFt saját forrás 21 MFt
HUNGARY PANNONLASER, University Pecs Excimer laser laboratory KrF excimer laser (248 nm) Controlled fluence and energy distribution XY Z! scanning over ~1m 2 Andor Mechelle spectrograph istar camera Exhaust hood, microscopes 3D scanning system (University of Veszprem)
LASER CLEANING STATION PANNONLASER
A kiválasztott teszt-képek a Szépművészeti Múzeum selejtraktárából származnak fizikai felépítésük, állapotuk, anyagi összetevőik különbözők, hogy minél több romlási típust, öregedési folyamatot tudjunk rajtuk elkülöníteni Leltári szám Szerző Cím Technika Méret [cm] 840 Cranach után Madonna olaj-fém 25,3 x 20,6 6339 Magnasco után Várromok hegyen olaj-vászon 59 x 45,5 65.2 Német, 18. sz. Párducot marcangoló kutyák olaj-vászon 59 x 73 1378 Német, 18. sz. Kikötő olaj-fa 33 x 44,3 52.673 Teniers után, 19.sz. Hegedülő paraszt olaj-fa 25,7x 36,7
HUNGARY PANNONLASER, University Pecs Place of sampling after laser treatment (248nm, 184mJ/cm 2, 20 pulses) Stratigraphy Before laser treatment After laser treatment 1 overpainting 2 varnish 3 pigment layer 4 primer
Átfestés eltávolítása ~15mm Az átfestés eltávolítása után a lakkréteg elvékonyítása Átfestés eltávolítása a lakk felszínéről ~25mm
A lézeres lakkeltávolítást befolyásoló tényezők Raszter kialakulása sík felszín és vastag lakkréteg esetén
Hamisított repedésháló vonalainak mélyülése, kiszélesedése a) 248 nm-es lézerimpulzusokkal tisztított terület az 52,673 leltári számú képen (energiasűrűség 750 mj/cm 2 ), bekarcolt repedés b) lézeres tisztítás után, c) beavatkozás előtt
Gyenge szerkezetű képen festék kipergés a lézer mechanikai hatása miatt KrF lézerrel tisztított terület a 65.2 leltári számú képen. (Energiasűrűség 800 mj/cm 2, átfedés a pásztázó impulzusok közt x irány: 80%, y: 75%)
HUNGARY PANNONLASER, University Pecs Varnish removal @ 248 nm 1 undercleaned with acetone 2 overcleaned with dimethyl-formamide Laser cleaning, 320 mj/cm 2
HUNGARY PANNONLASER, University Pecs Setup for cleaning frescoe fragments @248 nm
HUNGARY PANNONLASER, University Pecs LASER CLEANING OF FRESCOES Excavated fresco fragment from Roman age Pannonia, covered by thick encrustation, consolidated with acrylic dispersion, cleaned with KrF laser
HUNGARY PANNONLASER, University Pecs Excavated roman frescoe fragments from ancient Sophianae (now Pécs, Hungary) before and after cleaning at 248 nm, 2 J/cm 2. As microphotography shows, the egiptian blue pigment and the microstructure of the surface remained intact in the course of cleaning.
HUNGARY PANNONLASER, University Pecs The LIBS setup
Intenzitás (rel. egys.) Spektrumvonalak azonosítása Zn Zn csúcsok a világoskék festékben Zn 250 300 350 400 450 500 Hullámhossz (nm) 6339 (várrom) világoskék 16 lövés 840 (madonna) piros 5 lövés 65.2 (kutyás) 40 lövés
Intenzitás (rel. egys.) Hg csúcsok a piros festékben Hg 250 300 350 400 450 Hullámhossz (nm) 65.2 (kutyás) barna 40 lövés 1378 (kikötő) világoskék 20 lövés 840 (madonna) piros 5 lövés 840 (madonna) piros 4 lövés
HUNGARY PANNONLASER, University Pecs PCA score plot of 20 pigment samples shows clustering according to pigment types
PAINTINGS LIBS RESULTS PANNONLASER
Multispektrális kamera
LASER CLEANING MODERN ART PANNONLASER
LASER CLEANING ARTIFICAL DUST FROM PAPER SLOVENIA
Corroded brass covered with nc-lacquer TEA CO 2 laser 5J/cm 2 (one pulse)
Copper with patina TEA CO 2 laser - 4J/cm 2 (5 pulses)
Copperplate engraving at paper. Nd:YAG laser (SHG 532 nm) Upper ellipse shows squares for different laser fluences Lower circle shows cleaning area around E
Laser cleaning of original old parchment. Nd:YAG laser. Left side (white arrow) partially cleaned area.
Tests of laser cleaning of parchment. Nd:YAG laser (SHG 532 nm) Left side square tests Right side uncovery of unvisible earlier letters under old encrustation
INPUT CONDITIONS ONLINE CONTROL OBJECTS AFTER RENOVATION ARCHIVES LITERATURE DATA MATERIALS ENCRUSTATION PATINAS ORIGINAL SUBSTRATES OWN RESEARCH RESULTS DATA BASE TECHNOLOGIES CLEANING CONSERVATION INFLUENCE ON OBJECTS EXCHANGE INSIDE CONSORTIUM DIAGNOSTICS ENVIRONMENT CLEANING SAFETY DAMAGE THRESHOLD OPTICAL PARAMETERS CHEMICAL COMPOSITION ABLATION THRESHOLD STRUCTURE... OPTICAL CHANGES CHEMICAL CHANGES...
JOINT POLISH-HUNGARIAN DATA BASE
Összefoglalás Sikeres tisztítást végeztünk KrF lézerrel Felhívtuk a figyelmet a lézeres tisztítást akadályozó/kizáró tényezőkre Teszteltük az on-line LIBS-kontroll lehetőségét Mélységi elemanalízist végeztünk LIBS segítségével
A továbblépés lehetőségei Pásztázás módosítása a raszter kiküszöbölésére On-line kontroll fejlesztése fluoreszcencia spektrumokra alapozva Mélységi LIBS analízisre szolgáló etalonok (pigment, kötőanyag) felvétele
Thank you very much for your attention.