ИСТИНА

При исследовании объектов культурного наследия в первую очередь применяются методы, позволяющие идентифицировать компоненты объекта. С этой целью наиболее часто применяют ИК и КР спектроскопию, рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) и лазерно-искровую эмиссионную спектроскопию (ЛИЭС). ИК спектроскопия основана на возбуждении колебательных энергетических уровней молекул и их фрагментов, КР спектроскопия – на неупругом рассеянии света на молекулах исследуемого вещества. Эти методы позволяют установить наличие тех или иных химических связей, то есть идентифицировать молекулярную структуру вещества. При прочих равных условиях интенсивность ИК спектра тем больше, чем больше дипольный момент молекул. КР спектр, наоборот, как правило, тем интенсивнее, чем дипольный момент меньше. РФА основан на измерении спектра в УФ-видимом диапазоне, возникающего при облучении исследуемого вещества рентгеновским излучением, что позволяет определить элементный состав образца. Минусом такого метода является возможность изучения только тонкого поверхностного слоя и необходимость его очистки от загрязнений. В основе метода ЛИЭС лежит получение спектра плазмы оптического пробоя (оптической искры), получаемой при помощи импульсного лазерного излучения. Молекулы и атомы в плазме находятся в возбуждённом состоянии, поэтому спектр её излучения содержит соответствующие линии переходов в основное состояние. В работе рассматривается возможность получения информации об элементном составе образца на основе метода спектроскопии оптического пробоя с использованием упрощённой оптической схемы. Апробация метода проводится на тестовых образцах и красочных слоях фресковой живописи. В качестве источника излучения для оптического пробоя используется импульсный Nd:YAG лазер, работающий в режиме генерации второй гармоники (532 нм) с длительностью импульса 15 нс и частотой повторения 50 Гц. Лазерный пучок фокусируется линзой (f = 12 см) перпендикулярно поверхности образца. Диаметр пятна на образце составляет около 40 мкм, что соответствует параметрам коммерчески доступных установок. Изображение плазменного облака строится на торце оптоволокна линзой (f = 3,5 см), главная оптическая ось которой расположена под углом 35° к поверхности образца. Линза расположена на расстоянии 5,5 см от точки фокусировки излучения на образец. Диаметр оптоволокна равен 0,5 мм. Для подавления рэлеевского рассеяния между линзой и волокном предусмотрена возможность установки фильтров УФС-2 или Notch, поглощающих излучение в интервалах 400-700 и 524-547 нм, соответственно. С помощью оптоволокна излучение заводится в спектрометр Ocean Optics HR4000CG-UV-NIR, детектором в котором выступает 3648-элементная ПЗС-линейка с разрешением 0,75 нм. Ширина входной щели спектрометра фиксирована и равна 5 мкм, а постоянная дифракционной решётки составляет 300 штрихов/нм. Спектральная рабочая область прибора – от 200 до 1100 нм. Апробация экспериментальной установки выполнена с помощью эталонных образцов титана (стержень толщиной 2 мм, 99,99% Ti) и серебра (проволока толщиной 2 мм, 99,9% Ag). Исследованные образцы фресковой живописи представляют собой нанесённые на влажный штукатурный грунт красочные слои на водной основе. В работе исследуются фрески, изготовленные с использованием азурита (в составе присутствует медь), гематита холодного (в составе присутствует железо), свинцового сурика (в составе присутствует свинец) и киновари (в составе присутствует ртуть). В работе обсуждаются преимущества и недостатки предложенной схемы измерения.