en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2024-91-05-54-65
УДК: 7.02 535-14
Оптические и терагерцовые методы исследования картин станковой масляной живописи
Полный текст на elibrary.ru
Публикация в Journal of Optical Technology
Большаков И.С., Лыкина А.А., Кравценюк О.В., Сирро С.В., Торопов В.Ю., Цветков А.Р., Taday P.F., Arnone D.D., Смолянская О.А. Оптические и терагерцовые методы исследования картин станковой масляной живописи // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 5. С. 54–65. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-05-54-65
Bolshakov I.S., Lykina A.A., Kravtsenyuk O.V., Sirro S.V., Toropov V.Y., Tsvetkov A.R., Taday P.F., Arnone D.D., Smolyanskaya O.A. Optical and terahertz methods for the study of oil painting artworks authors [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 5. P. 54–65. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-05-54-65
Предмет исследования. Методы терагерцовой томографии в исследовании картин станковой масляной живописи. Цель работы. Оценка эффективности терагерцовой томографии в анализе слоистой структуры художественных произведений, а также в выявлении скрытых повреждений, элементов и пометок. Метод. Использованы традиционные методы анализа, такие как инфракрасная, ультрафиолетовая флуоресцентная и рентгеновская визуализации. Основное внимание уделено терагерцовой томографии, позволяющей получать изображения внутренней структуры объектов неинвазивным способом. Основные результаты. Продемонстрировано, что терагерцовая томография позволяет дифференцировать материалы, используемые для создания картин станковой масляной живописи, дает возможность подробно изучать слоистую структуру картин без повреждения исследуемого объекта, а также выявлять элементы, не обнаружимые другими методами исследования. Научная новизна работы заключается в предложенной методике применения терагерцовой томографии для предварительных обследований картин живописи in situ с целью обнаружения скрытых дефектов, а также возможных записей и других пометок на оборотной стороне произведения. Практическая значимость. Полученные результаты имеют практическую ценность при исследовании, оценке состояния сохранности и реставрации картин станковой масляной живописи, когда требуется выявление дефектов и скрытых элементов под слоями краски без повреждения красочного слоя. Особую эффективность метод терагерцовой томографии может иметь при применении методов in situ, когда необходимо избежать демонтажа картины.
терагерцовая томография, картины станковой масляной живописи, слоистая структура, реставрационные методы, методы анализа материалов для живописи, инфракрасная визуализация, ультрафиолетовая флуоресцентная визуализация, рентгеновская визуализация, скрытые дефекты, неинвазивные методы исследования, исследования in situ
Благодарность:исследования выполнены при поддержке гранта по Постановлению Правительства Российской Федерации № 220 от 09 апреля 2010 г. (Соглашение № 075–15–2021–593 от 01.06.2021 г.)
Коды OCIS: 100.2960, 100.3010, 200.4560
Список источников:1. Вейко В.П., Сирро С.В. Исследование взаимодействия лазерного излучения с покровными лаками, используемыми в масляной живописи // Сб. тр. XI междунар. конф. Фундаментальные проблемы оптики — 2019. Санкт-Петербург, Россия. 21–25 октября 2019. С. 165–167. Veyko V.P., Sirro S.V. Investigation of the interaction of laser radiation with coating varnishes used in oil painting [in Russian] // XI Internat. Conf. Fundamental problems of optics — 2019 (Collection of reports). SaintPetersburg, Russia. October 21–25, 2019. P.165–167.
2. Сирро С.В. Исследование произведений искусства и объектов культурно-исторического наследия. Новые технологии и их применение // В мире неразрушающего контроля. 2018. Т. 21. № 3. С. 56–59. Sirro S.V. Research of works of art and objects of cultural and historical heritage. New technologies and their application [in Russian] // In the World of Nondestructive Testing. 2018. V. 21. № 3. P. 56–59.
3. Borg B., Dunn M., Amg A., et al. The application of state-of-the-art technologies to support artwork conservation: Literature review // J. Cultural Heritage. 2020. V. 44. P. 239–259. https://doi.org/10.1016/j.culher.2020.02.010
4. Cosentino A., Stout S. Photoshop and multispectral imaging for art documentation // e-Preservation Sci. 2014. V. 11. P. 91–98.
5. Rorimer J.J. Ultra-violet rays and their use in the examination of works of art. Metropolitan Museum of Art, 1931. 173 p.
6. Moon T., Schilling M.R., Thirkettle S. A note on the use of false-color infrared photography in conservation // Studies in Conservation. 1992. P. 42–52. https://doi.org/10.2307/1506436
7. Bitossi G., Giorgy R., Mauro M., et al. Spectroscopic techniques in cultural heritage conservation: A survey // Appl. Spectrosc. Rev. 2005. V. 40. № 3. P. 187–228. https://doi.org/10.1081/ASR-200054370
8. Smolyanskaya O.A., Chernomyrdin N.V., Konovko A.A., et al. Terahertz biophotonics as a tool for studies of dielectric and spectral properties of biological tissues and liquids // Progress in Quantum Electronics. 2018. V. 62. P. 1–77. https://doi.org/10.1016/j.pquantelec.2018.10.001
9. Smolyanskaya O.A., Dolganova I., Zaytsev K., et al. Tissue optical clearing in the terahertz range // Handbook of Tissue Optical Clearing: New Prospects in Optical Imaging. 2022. P. 445–458. https://doi.org/10.1201/9781003025252-28
10. Baranova A., Lykina A.A., Smolyanskaya O.A., et al. Optical properties of crystalline lactose fluidized with dilutions of various substances in the terahertz frequency range // Pharmaceutics. 2021. V. 14. № 1. P. 32. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14010032
11. Lykina A.A., Nazarov M.M., Konnikova M.R., et al. Terahertz spectroscopy of diabetic and non-diabetic human blood plasma pellets // J. Biomed. Opt. 2021. V. 26. № 4. P. 043006–043006. https://doi.org/10.1117/1.JBO.26.4.043006
12. Kulya M.S., Odlyanitsky E.L., Cassar Q., et al. Fast terahertz spectroscopic holographic assessment of optical properties of diabetic blood plasma // J. Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. 2020. V. 41. P. 1041–1056. https://doi.org/10.1007/s10762-021-00782-x
13. Smolyanskaya O.A., Lazareva E.N., Nalegaev S.S., et al. Multimodal optical diagnostics of glycated biological tissues // Biochemistry (Moscow). 2019. V. 84. P. 124–143. https://doi.org/10.1134/S0006297919140086
14. Smolyanskaya O.A., Schelkanova E.L., Tcypkin A.N., et al. Glycerol dehydration of native and diabetic animal tissues studied by THz-TDS and NMR methods // Biomed. Opt. Exp. 2018. V. 9. № 3. P. 1198–1215. https://doi.org/10.1364/BOE.9.001198
15. Афонин М.В., Балбекин Н.С., Гареев Г.З. и др. Особенности терагерцовых спектров наночастиц оксида железа в оболочке из диоксида кремния и наночастиц оксида и гидроксида железа // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 8. С. 16–22. Afonin V., Balbekin N.S., Gareev G.Z., et al. Features of the terahertz spectra of iron oxide nanoparticles in a silicon dioxide shell and of iron oxide and hydroxide nanoparticles // J. Opt. Technol. 2017. V. 84. № 8. P. 515–520. https://doi.org/10.1364/JOT.84.000515
16. Дука Ц.М., Кудрявцев И.В., Серебрякова М.К. и др. Исследование действия широкополосного терагерцового излучения на функциональную активность клеток // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 11. С. 16–23. Duka C.M., Kudryavtsev I.V., Serebryakova M.K., et al. Investigation of the effect of broadband terahertz radiation on the functional activity of cells // J. Opt. Technol. 2013. V. 80. № 11. P. 655–660. https://doi.org/10.1364/JOT.80.000655
17. Грачев Ю.В., Куклин И.А., Смолянская О.А. и др. Исследование воздействия излучения диапазона частот 0,05–2 ТГц на биологические ткани различной толщины в медицинской диагностике // Оптический журнал. 2010. Т. 77. № 11. С. 92–94. Grachev Y.V., Kuklin I.A., Smolyanskaya O.A., et al. Study of how radiation of the frequency range 0.05–2 THz affects biological tissues of various thickness in medical diagnosis // J. Opt. Technol. 2010. V. 77. № 11. P. 731–733. https://doi.org/10.1364/JOT.77.000731
18. Fukunaga K. THz technology applied to cultural heritage in practice. Springer, 2016. 144 p.
19. Chopard A., Tsiplakova E., Balbekin N., et al. Singlescan multiplane phase retrieval with a radiation of terahertz quantum cascade laser // Appl. Phys. B. 2022. V. 128. № 3. P. 63. https://doi.org/10.1007/s00340-022-07787-x
20. Dandolo C.L.K., Lopez M., Ueno Y., et al. Toward a multimodal fusion of layered cultural object images: Complementarity of optical coherence tomography and terahertz time-domain imaging in the heritage field //Appl. Opt. 2019. V. 58. № 5. P. 1281–1290. https://doi.org/10.1364/AO.58.001281
21. Guillet J.-P., Roux M., Wang K., et al. Art painting diagnostic before restoration with terahertz and millimeter waves // J. Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. 2017. V. 38. P. 369–379. https://doi.org/10.1007/s10762-017-0358-1
22. Dong J., Locquet A., Melis M., et al. Global mapping of stratigraphy of an old-master painting using sparsitybased terahertz reflectometry // Sci. Rep. 2017. V. 7. № 1. P. 15098. https://doi.org/10.1038/s41598-017-15069-2
23. Ma X., Guillet J.-P., Wang K., et al. Terahertz frequency modulated continuous wave imaging for nondestructive evaluation of painting and multilayer parts // Proc. SPIE. 2018. P. 246–251. https://doi.org/10.1117/12.2291016
24. Cassar Q., Guillet J.-P., Koch-Dandolo C.L., et al. Characterization of varnish ageing and its consequences on terahertz imagery: Demonstration on a painting presumed of the French renaissance // J. Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. 2020. V. 41. P. 1556–1566. https://doi.org/10.1007/s10762-020-00733-y
25. Andreev I.I., Sirro S.V., Lykina A.A., et al. Necessity and use of a multilayer test object based on an anonymous 19th century copy of a painting by Ivan Konstantinovich Aivazovsky (1817–1900) // Heritage. 2022. V. 5. № 4. Р. 2955–2965. https://doi.org/10.3390/heritage5040153
26. Gomez-Sepulveda A.M., Hernandez-Serrano A.I., Radpour R., et al. History of Mexican easel paintings from an altarpiece revealed by non-invasive terahertz time-domain imaging // J. Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. 2017. V. 38. P. 403–412. https://doi.org/10.1007/s10762-016-0346-x