Лазерная очистка предметов из палеонтологической коллекции музея Ла-Бреа

Ссылка для цитирования:

Morley S.L., Potze S., Парфенов В.А. Лазерная очистка предметов из палеонтологической коллекции музея Ла-Бреа // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 10. С. 86–96. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-10-86-96

Morley S.L., Potze S., Parfenov V.A. Laser cleaning of paleontological specimens from Rancho La Brea, California [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 10. P. 86–96. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-10-86-96

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Применение лазерной обработки для предреставрационной подготовки предметов из палеонтологических коллекций к экспонированию в музеях. Цель работы. Исследование возможности использования технологии лазерной очистки для удаления асфальтовых отложений с поверхности ископаемых останков позднего плейстоцена (55 тыс. лет назад — 10 тыс. лет назад). Научная новизна. Впервые в практике одного из крупнейших в мире палеонтологических центров — музея Ла-Бреа, — проведены экспериментальные исследования по сравнению эффективности лазерной обработки и традиционных методов очистки окаменелостей. Метод. Эксперименты по лазерной очистке проводились при помощи импульсного Nd:YAG-лазера с модуляцией добротности резонатора, генерирующего излучение на основной длине волны 1064 нм и длине волны второй гармоники 532 нм. Для оценки эффективности и безопасности лазерной обработки использовалась цифровая фотокамера Canon EOS 5 и оптический стереомикроскоп с увеличением от 7 до 45 крат. Основные результаты. На основе экспериментальных данных установлено, что применение Nd:YAG-лазера с длиной волны 532 нм позволяет обеспечить более высокую эффективность удаления асфальтовых отложений с поверхности окаменелостей, содержащих хитин и останки растений, по сравнению с длиной волны 1064 нм. При работе на длине волны 532 нм при плотности энергии излучения в диапазоне 0,25–0,5 Дж/см2и длительности импульса 6 нс достигается эффективная и безопасная очистка окаменелостей. При этом лазерная очистка является более эффективной по сравнению с механическими и химическими методами. Практическая значимость. Полученные результаты можно использовать при проведении практических реставрационных работ по подготовке предметов палеонтологических коллекций к экспонированию.

Ключевые слова:

лазерная очистка, Nd:YAG-лазер, палеонтологические коллекции, музей Ла-Бреа, окаменелости, асфальтовая матрица, предреставрационная подготовка, культурно-историческое наследие

Коды OCIS: 350.3390; 140.3460

Список источников:

1. Flores D., Eldridge E.I., Elminowski E.E., Dickinson E., Hartstone-Rose A. The howl of Rancho La Brea: Comparative anatomy of modern and fossil canid hyoid bones // Journal of Morphology. 2020. V. 281(2). P. 1–7. DOI: 10.1002/jmor.21130.
2. Potze S., Morley S., Clarke C. Preparation of asphaltpreserved fossils: solvent selection and improved preparation technique with a focus on Rancho La Brea, California // Palaeontologia Electronica. Palaeontologia Electronica. April 2025. V. 28(1): a20.
DOI:10.26879/1418
3. Cooper M. Laser cleaning in conservation: An introduction. Butterworth-Heinemann: Oxford, UK, 1998. 98 p. 4. Fotakis C., Anglos D., Zafiropulos V. et al. Lasers in the preservation of cultural heritage. Principles and applications. Boca Rayton: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2007. 348 p.
5. Lazzarini L., Asmus J., Marchesini M.L. Laser for cleaning of statuary, initial results and potentialities // 1st Int. SymP. on the Deterioration of Building Stone. La Rochelle. 1972. Р. 89–94.
6. Bertasa M., Korenberg C. Successes and challenges in laser cleaning of metal artefacts: A review // Journal of Cultural Heritage. 2022. V. 53. P. 100–117. DOI:10.1016/j.culher.2021.10.010
7. Calvagna C., Mencaglia A.A., Osticioli I., Ciofini D., Siano S. Novel probe for thermally controlled Raman spectroscopy using online IR sensing and emissivity measurements // Sensors. 2022. V. 22. № 7. P. 2680. DOI:10.3390/s22072680
8. Федотов О.Г., Фомин В.М. Перспективы использования фтороводородных лазеров при реставрации произведений живописи // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 4. С. 3–11.
Fedotov O.G., Fomin V.M. Prospects for hydrogen fluoride laser applications in artwork restoration // Journal of Optical Technology. 2017. V. 84. № 4. P. 218–225. DOI:10.1364/JOT.84.000218
9. Parfenov V.A. Use of laser technologies for restoration, documentation and replication of sculptural monuments in St. Petersburg // Insight: Non-Destructive Testing and Condition Monitoring. 2020. V. 62. № 3. P. 129–133. DOI: 10.1784/insi.2020.62.3.129
10. Strlic M., Selih V., Kolar J., Kocar D. Optimisation and on-line acoustic monitoring of laser cleaning of soiled paper // Appl. Phys. 2005. V. 81. P. 943–951. DOI:10.1007/s00339-005-3268-3
11. Bilmes, G.M., Freisztav C.M., Cap N. Laser cleaning of 19th century papers and manuscripts assisted by digital image processing // Lasers in the Conservation of Artworks / Eds. Castillejo M., Moreno P., Oujja M., Radvan R., Ruiz J. London, UK: Taylor & Francis Group, 2008. 326 p.
12. Balakhnina I.A., Brandt N.N., Chikishev A.Y., Shpachenko I.G. Single-pulse two-threshold laser ablation of historical paper // Laser Phys. Lett. 2018. V. 15. P. 065605. DOI:10.1088/1612-202X/aab94e
13. Parfenov V., Galushkin A., Tkachenko T., Aseev V. Laser cleaning as novel approach to preservation of historical books and documents on a paper basis // Quantum Beam Science. 2022. V. 6. P. 23. DOI:10.3390/qubs6030023
14. Добрусина С.А., Парфенов В.А., Подгорная Н.И., Самсыгина Н.Д., Титов С.В., Петров А.А., Асеев В.А. Лазерное удаление фоксингов со страниц и документов на бумажной основе // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 10. С. 93–107. DOI:10.17586/1023-5086-2023-90-10-93-107
Dobrusina S.A., Parfenov, V.A., Podgornaya N.I., Samsygina N.D., Titov S.V., Petrov A.A., Aseev V.A. Laser removal of foxing from the pages of books and paper [in Russian] // Journal of Optical Technology. 2023. V. 90. № 10. P. 617–625. DOI:10.1364/JOT.90.000617
15. Abdel-Maksouda G., Emamb H., Ragab N.M. From traditional to laser cleaning techniques of parchment manuscripts: A review // Advanced research in conservation science. 2020. № 1. P. 52–76. DOI:10.21608/arcs.2020.111216
16. Součková M., Sokolová M., Neoralová J., Vávrová P., Mašková L., Jandová V., Smolík J. Evaluation methods of effect of cleaning techniques on library collagen materials // Optics for Arts, Architecture, and Archaeology VII. SPIE Proceedings. 2019. V. 11058. P. 244–251.DOI:10.1117/12.2527243
17. Elnaggar A., Fitzsimons P., Lama A., Fletcher Y., Antunes P., Watkins K.G. Feasibility of ultrafast picosecond laser cleaning of soiling on historical leather buckles // Heritage Science. 2016. V. 4. № 1. DOI: 10.1186/s40494-016-0104-3
18. Landucci F., Pecchioni E., Torre D., Mazza P., Pini R., Siano S., Salimbeni R., Toward an optimised laser cleaning procedure to treat important palaeontological specimens // Journal of Cultural Heritage. 2003. V. 4. Supplement 1. P. 106–110. DOI:10.1016/S1296-2074(02)01185-8
19. Roberts D.E., Du Plessis A., Steyn J., Botha L.R., Pityana S., Berger L.R. An investigation of Laser Induced Breakdown Spectroscopy for use as a control in the laser removal of rock from fossils found at the Malapa hominin site, South Africa // Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. 2012. V. 73. P. 48–54. DOI:10.1016/j.sab.2012.07.019
20. Rahman M.A., de la Fuente, G.F., Carretero, J.M. et al. Sub-ns-pulsed laser cleaning of an archaeological bone from the Sierra de Atapuerca, Spain: a case study // SN Appl. Sci. 2021. V. 3. P. 865. DOI:10.1007/s42452-02104850-8
21. Wypych A. & G. Databook of green solvents. 2nd edition. Toronto: ChemTec Publishing, 2019. 587 p.
22. Siano S., Giamello M., Bartoli L., Mencaglia A., Parfenov V., Salimbeni R. Laser cleaning of stone by different laser pulse duration and wavelength // Laser Physics. 2008. V. 18. № 1. P. 1–10. DOI: 10.1134/S1054660X08010064