RADIOGRAFIA con RAGGI X

Presentazione sul tema: "RADIOGRAFIA con RAGGI X"— Transcript della presentazione:

1 RADIOGRAFIA con RAGGI X

2 SPETTRO DEI RAGGI X

3 Interazione raggi X-materia
- Effetto fotoelettrico L’interazione avviene con un elettrone fortemente legato. Ee- = hn- Eb

4 Interazione raggi X-materia
- Effetto Compton o scattering incoerente L’interazione avviene con un elettrone di un’orbita esterna dell’atomo.

5 Interazione raggi X-materia
- Scattering coerente Il fotone X interagisce con l’insieme degli elettroni atomici, ponendoli in vibrazione. Gli elettroni oscillanti producono un fotone della stessa energia, ma diversa direzione. La sezione d’urto per scattering coerente diminuisce rapidamente all’aumentare dell’energia del fotone.

6 Interazione raggi X-materia
- Produzione di coppie

7 Dipendenza dal numero atomico
Z4 (fotoelettrico) Z (Compton) Z2 (produzione di coppie) Z2.5 (scattering coerente) probabilità interazione 

8 ASSORBIMENTO RAGGI X NELLA MATERIA
I = I0e-ms

9 ASSORBIMENTO RAGGI X NELLA MATERIA
I/I0 s

10 ASSORBIMENTO RAGGI X NELLA MATERIA
Il coefficiente di assorbimento lineare m dipende da: Il numero atomico del materiale La densità del materiale L’energia del fascio di raggi X

11 ASSORBIMENTO RAGGI X NELLA MATERIA

12 ASSORBIMENTO RAGGI X NELLA MATERIA
100 keV 60 keV 30 keV

13 ASSORBIMENTO RAGGI X NELLA MATERIA
(cm2/g) Coefficiente di attenuazione di massa in funzione dell’energia fotonica per il piombo, compresi i coefficienti parziali.

14 LA RADIOGRAFIA

15 campione

16 Formazione dell’immagine radiografica
Il fascio di raggi X che incide sull’oggetto è relativamente uniforme, mentre il fascio che emerge dall’oggetto presenta variazioni locali di intensità dovute alla struttura interna dell’oggetto.

17 La radiografia tradizionale
2 1 Rivelatore : lastra radiografica 1. Minor numero di Raggi X zone chiare 2. Maggior numero di Raggi X zone scure

18 La radiografia digitale
Rivelatore digitale IMMAGINE in cui ogni punto (pixel) contiene un numero proporzionale al segnale prodotto dai raggi X nel rivelatore

19 Radiografia digitale Zone scure: basso segnale prodotto
Zone chiare: alto segnale prodotto

20 Confronto fra radiografia tradizionale e digitale
Macchie Venature del legno Chiodi

21 Elaborazione dell’immagine digitale
1. Immagine RAW 2. Maggiore luminosità 3. Maggiore contrasto 4. Piccoli dettagli facili da individuare

22 CARATTERISTICHE DELL’IMMAGINE RADIOGRAFICA
Risoluzione spaziale Contrasto

23 Caratteristiche dell’immagine radiografica: Risoluzione spaziale
La risoluzione spaziale è la minima distanza tra due punti dell’oggetto che vediamo ancora distinti nell’immagine. Esempio: due linee (loro distanza) Dipende da: Dimensioni macchia focale Dimensioni pixel rivelatore (o grani pellicola) Contrasto

24 5 lp/mm, ovvero 5 coppie di linee per mm
Caratteristiche dell’immagine radiografica: Risoluzione spaziale: come si misura? Massimo numero di linee per millimetro ancora distinguibili tra loro [lp/mm] MIRA OTTICA 5 lp/mm, ovvero 5 coppie di linee per mm (100 mm)

25 Caratteristiche dell’immagine radiografica: il contrasto
Differenza di segnale tra due punti dell’immagine. Segnale I2 Raggi X Segnale I1 Contrasto oggetto (densità o numero atomico) Energia raggi X e quindi differenza di potenziale nel tubo Risposta rivelatore

26 Caratteristiche dell’immagine radiografica: il contrasto, esempio
Radiografia a 42 kV Radiografia a 21 kV

27 Come otteniamo il miglior contrasto nell’immagine radiografica?
Caratteristiche dell’immagine radiografica: il contrasto Come otteniamo il miglior contrasto nell’immagine radiografica?

28 Avevamo detto... µ: coefficiente di attenuazione lineare
I = I0 e-µx Energia della radiazione Densità e numero atomico del materiale

29 Scelta dell’energia ottimale per la misura
I = I0 e-µx In genere conviene scegliere un valore di µ per cui risulti: µx = 2

30 Esempio campione: vaso di ceramica di spessore pari a 4 cm µ = circa 0.5 cm-1 (dalla tabella si ricava che l’energia ottimale per l’indagine è 100 keV).

31 Schema di ripresa RX di un dipinto
pellicola radiografica in busta (30 x 40 cm2) dipinto tavolo attrezzato fascio conico raggi X (35°) d=80 cm tubo radiogeno

32 La ripresa La pellicola radiografica durante la fase di esposizione viene accostata all’oggetto e pertanto l’immagine ottenuta ha circa le stesse dimensioni dell’originale. In realtà si tratta di un’immagine prospettica che risulta di dimensioni poco superiori all’originale poiché il fascio di raggi X è conico. In linea teorica si potrebbero ottenere immagini radiografiche di dimensioni predeterminate (comunque maggiori dell’originale) ponendo la pellicola su piani distanziati dall’oggetto. oggetto immagine x0 xi sorgente rivelatore

33 Mosaico di radiografie
Le pellicole radiografiche oggi disponibili sul mercato e normalmente impiegate per questo tipo di lavoro hanno dimensioni di 30 x 40 cm2. Per ottenere immagini intere di opere aventi dimensioni maggiori della grandezza della lastra si può realizzare una sequenza di riprese radiografiche esponendo di volta in volta ogni singola pellicola fino al totale ricoprimento dell’oggetto. Le singole radiografie vengono poi tagliate in modo da eliminare i bordi di sovrapposizione, accostate e attaccate (effetto mosaico) per avere un’immagine unica e completa.

34 Limiti del metodo mosaico
Spesso però questa operazione non risulta soddisfacente per le distorsioni che si creano nell’immagine dovute alla geometria di ripresa. La difficoltà aumenta proporzionalmente all’aumentare delle distanze degli oggetti dal piano della pellicola.

35 Limiti del metodo Mosaico
L’immagine radiografica, ottenuta mediante accostamento di lastre esposte singolarmente mette in risalto la difficoltà di ottenere una buona mosaicatura.

36 Mosaico di pellicole In alternativa, è possibile accostare tra loro una serie di pellicole di formato 30x40 cm fino al totale ricoprimento dell’oggetto da radiografare. Pala Manfredi - Chiesa di San Domenico - Siena Successivamente, esporre l’insieme con un unico irraggiamento, avendo cura di posizionare la sorgente di raggi X ad una distanza tale da consentire al fascio della radiazione di coprire totalmente l’oggetto analizzato. Questo tipo di ripresa risulta una scelta obbligata quando è richiesta una immagine radiografica completa e priva di distorsioni.. La radiografia è stata realizzata ponendo la sorgente, centrata sul dipinto, ad una distanza di circa 5 m per 3 ore (33 kV e 5 mA)

37 Pellicole di grandi dimensioni
Esistono anche pellicole di grandi dimensioni. Queste pellicole sono disponibili in rullo con larghezza di 127 cm e lunghezza fino a 30 metri. La pellicola viene tagliata a misura secondo le necessità e confezionata in buste di materiale plastico nero, opaco alla luce visibile e di radiopacità trascurabile. La stessa busta è utilizzata anche come contenitore per il trattamento della pellicola. Questo procedimento consente di effettuare il completo trattamento a luce ambiente e soprattutto di utilizzare quantità veramente ridotte dei liquidi per lo sviluppo.

38 Pellicole di grandi dimensioni
Per una valutazione preventiva della radiopacità delle opere è utile impiegare un esposimetro, che permette una valutazione puntuale e mediata della radiazione. L’uso dell’esposimetro riduce lo spreco di pellicola e di tempo in quanto elimina i tentativi per trovare l’esposizione più idonea. Ripresa radiografica di un dipinto Collocazione delle sonde per la valutazione esposimetrica

39 Uso dei raggi X nei BC L'impiego dei raggi X nel campo della conservazione è prezioso. L'immagine che appare sulla lastra radiografica è determinata dal minore o maggiore assorbimento di raggi X da parte dell'oggetto in esame. Nel caso della radiografia di dipinti, i pigmenti con elevato peso atomico, come quelli che contengono piombo o mercurio (biacca, minio, cinabro), assorbono maggiormente i raggi X per cui, sulla lastra, risultano più chiari mentre i pigmenti organici e certi pigmenti minerali (di basso peso atomico) appaiono scuri. Raggi-X Raggi X trasmessi Raggi X assorbiti

40 Radiopacità relative dei principali materiali costitutivi di un dipinto
Bassa Supporti in tela (lino,canapa) Supporti in legno (fino a 2 cm circa) Leganti (olio, uovo, colle, ecc..) Coloranti organici e colori acrilici Media Supporti in legno (oltre 2 cm) Carbonato di calcio (preparazioni e collanti) Solfato di calcio (gesso per le preparazioni) Pigmenti minerali leggeri Alta Ocre e terre (ossidi di ferro) Bianco di Zinco [ZnO] Pigmenti minerali aventi peso e numero atomico medio Molto alta Bianco di Piombo [2PbCO3 Pb(OH)2] Minio [Pb3O4] Giallo di Piombo e Stagno [Pb2SnO4] Cinabro [HgS] Elementi metallici (chiodi, staffe,…)

41 Cosa si vede con la radiografia:
La radiografia di un quadro può fornire informazioni: sulla tecnica usata dal pittore (pigmenti impiegati, procedimento delle stesure); sulla presenza di eventuali pentimenti; su eventuali stesure sottostanti; sullo stato di conservazione dei materiali costitutivi; sull’assemblaggio della struttura; sugli interventi di restauro precedenti; può anche aiutare a stabilire l'autenticità di un'opera.

42 Cosa si vede con la radiografia:
Se l'abbozzo di un quadro viene tracciato con pennellate di biacca risulta perfettamente visibile nella radiografia, mentre nel caso di quadri condotti con leggere velature successive (come quelli di Leonardo), l'indagine radiografica è poco contrastata e più difficilmente leggibile. Se il pittore ha usato una tela od una tavola già dipinta o ha coperto stesure precedenti (specialmente se queste erano ottenute con spesse pennellate di biacca) le immagini sottostanti risultano chiaramente visibili. Infine, disponendo delle radiografie di un certo numero di quadri dello stesso autore, è possibile identificare alcune caratteristiche specifiche della sua tecnica difficilmente imitabili da un falsario.

43 esempi ed applicazioni
La Radiografia: esempi ed applicazioni per i dipinti

44 Principali specie legnose utilizzate come supporto per i dipinti
Fotografia Radiografia

45 Verrocchio, San Girolamo Galleria Palatina - Firenze

46 Domenico Beccafumi, Madonna col Bambino Pinacoteca Nazionale - Siena

47 Ritratto di Nobildonna
Ignoto, sec. ? Ritratto di Nobildonna Museo del Bargello Firenze

48 Radiografia Rilievo RX-VIS

49 Anonimo del sec. XIX - Museo dell’OPD - Firenze Olio su tela

50 Radiografia La radiografia mostra la presenza di altri due dipinti sottostanti: la copia della Venere di Urbino del Tiziano e un volto femminile visibile sul petto della Venere e ruotato di 90 gradi.

51 J. Sustermans Ritratto di Prelato Radiografia
Galleria Palatina - Firenze Radiografia

52 Domenico del Ghirlandaio Visitazione di Santa Elisabetta
Radiografia che evidenzia l’ampliamento della tavola

53 Mario Sironi, Meriggio Galleria d’Arte Moderna - Firenze

54 M. Sironi, Meriggio - RX

55 Mattia e Gregorio Preti Taverna

56 Radiografia

57 Particolare radiografico

58 Mattia Preti Museo civico di Taverna

59 Particolare radiografico della tela

60 Fra’ Bartolomeo Deposizione Galleria Palatina - Firenze
Radiografia

61 La tavola dopo la rimozione della ridipintura e degli stucchi

62 Le tavolette TAVOLA B TAVOLA A 23,4 x 8,2 (cm) 23,0 x 8,3 (cm)
Raffiguranti due santi (Santo Apostolo e Santo Apostolo con libro). Datate tra il 1410 e il 1415. Attribuite a Gentile da Fabriano ( ). Di piccole dimensioni appartenenti quasi sicuramente ad un ampio complesso, probabilmente un polittico. Sono conservate presso la Pinacoteca Nazionale di Bologna. Due tavole raffiguranti due Santi Apostoli delle stesse dimensioni delle presenti sono conservate nella Collezione Berenson presso Villa I Tatti, Settignano (Firenze). Sono già state attribuite a Gentile da Fabriano. 23,4 x 8,2 (cm) 23,0 x 8,3 (cm)

63 Radiografia convenzionale
lastra Tubo RX tavoletta Energia kVp Corrente ,3 mA Esposizione s

64 Radiografia Digitale tavoletta tubo RX fibre ottiche collimatore EBCCD
Asse verticale Energia kVp Corrente ,5 mA Esposizione 0,1 s

65 Il Rivelatore Digitale

66 TAVOLA A Radiografia su lastra: scansione a 800 dpi
Radiografia digitale

67 TAVOLA B Radiografia su lastra: scansione a 800 dpi
Radiografia digitale

68 Rapporto di dose tra le due radiografie circa 100:1
Particolare della radiografia su lastra Particolare della radiografia digitale Rapporto di dose tra le due radiografie circa 100:1

69 Rapporto di dose tra le due radiografie circa 100:1
Particolare della radiografia su lastra Particolare della radiografia digitale Rapporto di dose tra le due radiografie circa 100:1

70 Analisi XRF Parametri Tensione tubo 24 kV Anodo Mo Corrente 300 μA
Tempo 100 s

71 Alcuni dei pigmenti presenti
bianco: “biacca” (PbCO3.Pb(OH2)) rosso: lacca rossa, cinabro (HgS) blu: azzurrite (2CuCO3.Cu(OH)2) blu: lapislazzuli [3Na2O2·Al2O3·SiO2·Na2S]

72 oro a bolo (o guazzo) lapislazzuli lacca
1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 Gentile da Fabriano Apostolo con libro Punti di misura XRF cinabro e misto cinabro e biacca oro a bolo (o guazzo) cinabro 10 lapislazzuli lacca cinabro

73 terra cinabro e biacca Lacca e cinabro oro a bolo azzurrite
14 Gentile da Fabriano Apostolo senza libro Punti di misura XRF terra 8 cinabro e biacca 9 3 5 2 6 Lacca e cinabro 13 12 11 11 4 10 oro a bolo 7 1 azzurrite

74 Gentile da Fabriano Punto 10 Apostolo con libro Punti di misura XRF
Pb Ca Punto 10 Gentile da Fabriano Apostolo con libro Punti di misura XRF 8 5 7 1 2 10 Pb Ca Au Punto 9 9 3 12 4 11 14 13 Punti di misura XRF 6

75 Gentile da Fabriano Apostolo con libro Punto 14 Punti di misura XRF Ca
Pb Punto 14 Gentile da Fabriano Apostolo con libro Punti di misura XRF 8 5 7 1 2 Ca Pb Punto 13 Au 10 9 3 12 4 11 14 13 Punti di misura XRF 6

76 Un riscontro bibliografico
“ritagliare le figure con biacca e pennello” da “Il libro dell’arte” di Cennino Cennini capitolo CXL Come dèi principalmente volgere le diademe, e granare in su l’oro e ritagliare i contorni delle figure. Quando hai così ritrovato le diademe e e’ i fregi, togli in uno vasellino un poca di biacca ben tritata con un poca di colla temperata; e con un pennello picciolo di vaio va’ coprendo e ritagliando le figure dal campo, sì come vedrai quelli segnolini che grattasti colla aguciella, innanzi che mettessi di bolo.

77 “Annunciazione” anonimo del XVIII secolo
Il dipinto ha dimensioni 260 x 320 mm2. Il supporto è costituito da una tavola di legno di pioppo, il cui spessore medio è di circa 8 mm. Sopra di esso vi è l’imprimitura di gesso e colla, il film pittorico e una vernice molto ingiallita.

78 “Annunciazione” anonimo del XVIII secolo
La maggior parte delle vernici, usate per proteggere il dipinto e per dare un maggior risalto cromatico, sono a base di resine, polimeri sintetici o naturali. Gran parte dei polimeri tendono, con l’invecchiamento, ad assumere colorazioni sul giallo. Tale tonalità giallastra fa in modo che i colori risultino falsati: cieli azzurri appaiono verdastri, il rosso sembra di tono arancio, e si perdono le diversificazioni dei verdi. Le vernici sono molto trasparenti ai raggi X, quindi i pigmenti presenti nel dipinto mantengono la loro radiopacità. Quindi è possibile distinguerli.

79 “Annunciazione” anonimo del XVIII secolo
Dalla radiografia si nota, infatti, la buona risposta dei pigmenti alla radiazione. La veste della Madonna e quella dell’Angelo, appaiono in fotografia dello stesso colore, a causa dell’ingiallimento della vernice; invece dalla radiografia appare chiaro che i pigmenti usati sono differenti, in quanto danno risposte diverse.

80 Annunciazione: dipinto su tavola (XVIII secolo)

81 Il Sorriso Misterioso Della Monna Lisa
Museo d'Arte e Scienza ex Museo del Collezionista d'Arte Fondazione Gottfried Matthaes - Milano Il Sorriso Misterioso Della Monna Lisa Nel 1950, quinto centenario della nascita di Leonardo, il Museo del Louvre, proprietario di 7 dei suoi 15 dipinti, organizzò uno studio sulla sua particolare tecnica di pittura. Il Museo milanese, esaminando questi dipinti, è giunto ad alcune interessanti conclusioni. La misteriosa attrazione dei ritratti di Leonardo dipende dalle sue pennellate, che sono invisibili. Il Maestro usava applicare i colori con uno spessore quasi impercettibile e costruiva il dipinto strato su strato per ottenere in ogni punto l'effetto voluto. Infatti nella radiografia svaniscono i contorni delle cose e dei dettagli.

82 Il Sorriso Misterioso Della Monna Lisa
Museo d'Arte e Scienza ex Museo del Collezionista d'Arte Fondazione Gottfried Matthaes - Milano Una chiara dimostrazione è offerta dalla macrofotografia delle labbra della Gioconda. Queste labbra con il famoso sorriso non esistono, sono solo sfumature di colori, infatti nella radiografia sparisce ogni tratto. Il misterioso sorriso, fantasma di generazioni di ammiratori, sta, si può dire, nel fatto che esso non è reale; la sua forma e l'emozione che suscita sono lasciate alla fantasia dell'osservatore.

83 Risultati dell’ indagine radiografica
Nel caso di tavole dipinte, per quanto riguarda il supporto, si possono ricavare queste informazioni Identificazione della specie legnosa ed eventuali difetti ed eventuali difetti (nodi, etc.) Studio dell’assemblaggio della struttura: Numero delle assi e tipo di taglio (radiale, tangenziale, etc.) Disposizione delle assi ed elementi di raccordo (code di rondine cavicchi, chiodi, etc.) Elementi decorativi (intagli, colonnine, ornati, cornici, etc.) Metodi di ancoraggio tra le varie parti (tipo di incastri, collanti, etc.) Presenza di materiali ammortizzanti (tele, fibre vegetali, carta, pergamena e loro disposizione tra supporto e strati preparatori) Strati preparatori (disposizione, spessori e loro classificazione) Stato di conservazione e interventi precedenti: Attacchi di insetti xilofagi (entità e diffusione dell’attacco) Cedimenti e rotture della struttura portante e decorativa Precedenti manomissioni alla struttura (eliminazioni di traverse e cornici, inserimento di chiodi, etc.) Identificazione del corpo originale dell’opera e delle successive parti aggiunte.

84 Risultati dell’indagine radiografica
Relativamente agli strati pittorici si possono ricavare queste informazioni: 1. Studio della tecnica pittorica (pigmenti impiegati, procedimento delle stesure, qualità del colore, possono anche concorrere a determinare un’attribuzione) 2. Individuazione di pentimenti (variazioni pittoriche in corso d’opera) 3. Lettura della craquelure per la caratterizzazione del degrado naturale delle superfici dipinte (per essiccamento e per invecchiamento) 4. Stato di degradazione del film pittorico causato da interventi precedenti (puliture, rintelature, etc.) 5. Reintegrazioni e stesure non originali di lacune e abrasioni. 6. Interventi pittorici debordanti sulla pittura originale o rifacimenti di parti figurative. 7. Individuazione di dipinti sottostanti (riutilizzo di un’opera precedente come supporto)

85 Risultati dell’ indagine radiografica
Considerando i dipinti su tela, relativamente al supporto, si possono ricavare queste informazioni Identificazione delle caratteristiche della tela originale ( tipo di intreccio, titolo del filato, densità della tela, etc.) Stato di conservazione delle tele originali (cuciture, strappi, etc.) Identificazione del corpo originale da successive parti aggiunte Modifiche delle misure originali (tracce di chiodi) Strati preparatori (spessore e loro classificazione).

86 Esempi di composizione dell’opera
Maestro Guglielmo Croce di Sarzana, 1138. Radiografia dell’insieme ottenuta mediante un’unica esposizione.

87 Esempi di composizione dell’opera
Particolare della radiografia in cui si nota la struttura dell’opera e gli elementi che la costituiscono.

88 Giotto croce di Santa Maria Novella Firenze

89 Giotto croce di Santa Maria Novella Radiografia

90 Particolari della radiografia dove risulta evidente la tecnica di costruzione del supporto
Giotto croce di Santa Maria Novella

91 Giotto, croce di Santa Maria Novella Schema del supporto dedotto dalla radiografia

92 Giotto, croce di Santa Maria Novella, Firenze Particolare radiografico della base

93 Fasi di costruzione della base deducibili dalla radiografia
Giotto croce di Santa Maria Novella

94 Giotto croce di Santa Maria Novella Particolare del volto di Cristo IR

95 Giotto croce di Santa Maria Novella Particolare del volto di Cristo Ripresa in infrarosso

96 Giotto Croce dipinta Tempio Malatestiano - Rimini Fase di ripresa della radiografia in situ

97 Giotto Croce dipinta Tempio Malatestiano - Rimini Radiografia del corpo centrale

98 Giotto Croce di Ognissanti Firenze Radiografia del corpo centrale

99 Giotto Croce di Ognissanti Particolare della radiografia

100 Giotto Croce di Ognissanti Ripresa in infrarosso a falsi colori

101 Applicazione della radiografia a bronzi

102 LOOKING INSIDE A WORK OF ART: “The thinker”
Inizialmente chiamata Il poeta, la statua faceva parte di una porta monumentale in bronzo commissionata ad Auguste Rodin come porta d'ingresso di un progettato Musée des Arts Décoratifs a Parigi che in realtà non verrà mai inaugurato. The X-ray investigation was performed by using an industrial X-ray unit with a 350 kV capability. It is housed in a custom-designed room with walls of steel and lead and a floor reinforced with two feet of concrete to support the weight of the walls.

103 The Thinker, by Auguste Rodin, X-Radiography.
Conceived originally as part of the grand sculptural composition The Gates of Hell, commissioned by the French government in 1880, Rodin modeled his brooding Thinker for placement at the top of the doors over the lintel. Indeed, the feeling of being looked down upon by the pensive man is not purely a sculptural illusion, but a physical reality. The sculpture is extremely frontal, with most of its weight projecting forward. Such an imbalance is cleverly anchored by a lead counterweight placed in the interior of the base, and, to date, it appears to have been quite effective as no viewer admiring the sculpture from below has been crushed by a top-heavy, falling sculpture.

104 The Thinker, by Auguste Rodin, X-Radiography

105 The Thinker, by Auguste Rodin, X-Radiography
In the x-radiograph of the Thinker (Figure), the lead anchor is visible as a white mass at the back of the base. Additional information gained from x-radiography is that iron armatures remain inside the sculpture. Seen in the x-radiograph as curling gray forms, the armatures were used to hold internal core material in place during casting. (The sculpture is already extremely heavy because of the lead counterweight; it would have been impossibly heavy and considerably more expensive to manufacture had it been cast as solid bronze.) As the statue is displayed in a climate-controlled indoor environment and there is no evidence of rust on its surface, conservators did not believe it was necessary to remove the armatures within the piece. Sculptures of The Thinker exhibited outdoors, however, often have the iron armatures removed because, in an uncontrolled outdoor environment, iron is conducive to the formation of rust and, as a result, the degradation of the sculpture occurs.