Advanced X-ray–driven diagnostics for the non-invasive characterization of painting stratigraphies
PI: Claudia Caliri
Gruppo di Ricerca: Claudia Caliri, Josè Tapia, Rosario Andolina, Michela Botticelli, Francesca Falcone, Costanza Miliani1, Eva Luna Ravan, Francesco Paolo Romano (CNR-ISPC – Catania); Monica Galeotti, Simone Porcinai, Giulia Ciabattini, Lucrezia Sepiacci (Opificio delle Pietre Dure)
Descrizione
Il progetto è finalizzato allo sviluppo e alla validazione di un framework diagnostico integrato, basato su tecniche avanzate di spettroscopia a raggi X, per la caratterizzazione non invasiva delle stratigrafie pittoriche. L’analisi fisico-chimica dei film pittorici rappresenta infatti un passaggio essenziale per identificare i materiali impiegati, comprendere le modalità con cui sono stati combinati per ottenere l’effetto visivo finale e ricostruire i processi tecnici e creativi alla base dell’esecuzione dell’opera. Sebbene le sezioni stratigrafiche ottenute mediante microcampionamento costituiscano ancora un riferimento metodologico di primaria importanza, il loro carattere invasivo pone rilevanti criticità dal punto di vista della conservazione, rendendo necessario lo sviluppo di approcci alternativi pienamente non invasivi.
In questo contesto, il progetto si inserisce in una linea di ricerca orientata alla messa a punto di un protocollo metodologico basato sulle più avanzate tecnologie mobili di imaging a raggi X applicate allo studio di sistemi pittorici complessi. A tale scopo, l’Opificio delle Pietre Dure ha realizzato una serie di mock-up multilayer controllati, concepiti per riprodurre stratigrafie pittoriche realistiche ispirate alla tecnica esecutiva della pittura tra XIV e XV secolo e destinati a fungere da casi di studio sperimentali per il confronto tra diversi approcci analitici. Nell’ambito dello SPOKE 5 del progetto CHANGES, il laboratorio XRAYLab dell’ISPC-CNR di Catania ha sviluppato e applicato a tali mock-up un protocollo metodologico integrato in grado di fornire informazioni elementali, profondità-risolte e fase-specifiche sui film pittorici stratificati.
L’approccio combina in maniera sinergica analisi micro-XRF ad alta risoluzione, XRF confocale mono- e tridimensionale (CXRF) e Macro X-ray Powder Diffraction imaging (MA-XRPD). La tecnica micro-XRF consente di acquisire mappe elementali 2D dettagliate su ampie superfici, evidenziando eterogeneità composizionali e associazioni elementali caratteristiche su scala microscopica all’interno della struttura pittorica. L’analisi scatter-plot dei dataset µXRF permette inoltre di mettere in luce tendenze composizionali sistematiche riconducibili a configurazioni stratificate, contribuendo a distinguere tra strati sovrapposti e miscele di pigmenti.
Tali evidenze vengono validate in modo indipendente mediante CXRF, che consente la ricostruzione dei profili elementali lungo la profondità del campione con risoluzione micrometrica e permette una stima semi-quantitativa dello spessore dei singoli strati. La MA-XRPD completa e rafforza il quadro diagnostico attraverso l’identificazione delle fasi cristalline, incluse quelle non chiaramente distinguibili mediante la sola XRF, e attraverso la ricostruzione della sequenza stratigrafica sulla base dello shift angolare dei picchi di diffrazione. Nel complesso, l’integrazione di µXRF, CXRF e MA-XRPD consente di superare importanti limiti delle singole tecniche e definisce un percorso metodologico solido per la caratterizzazione della stratigrafia pittorica, interamente non invasivo e applicabile direttamente in situ. Le ricadute del progetto sono di particolare rilievo sia nel campo della diagnostica per la conservazione, sia nell’ampliamento delle conoscenze relative ai materiali e ai processi tecnici ed esecutivi che caratterizzano le opere pittoriche
