IDS uEye SE摄像头的喷漆分析

应用

即使是伟大的杰作也会衰老。颜色变化，如发黄或少量损坏，会影响颜色的亮度，须不时进行修复。像“岩石圣母”这样的图片需要格外小心。修复师须研究绘画技术，准确了解所用颜色的化学成分，以免破坏画作的独特性。经过几年对可能的保护处理的可行性和安全性的研究，达在伦敦的“岩石圣母”终于被清理和修复。这种处理主要是出于美观的原因，因为1949年涂的一种油和胶泥清漆的强烈降解使照片变得越来越暗，越来越不“可辨认”。

油漆的分析检查不仅在开始处理之前进行，而且在清洁过程中也进行。这允许收集关于表面层的状况以及层结构和所用材料的有价值的信息。对元素组成的检查同时提供了关于颜色真实性的信息。例如，伟大的艺术家可能在“公开市场”上购买了一些颜料，但他们自己混合了典型的颜色。因此，使用的颜色可以表明一幅画的真实性。另一方面，如果画家不为人所知，或者几位当代艺术家创作了同一幅画，那么笔触的类型和颜色的选择可以揭示画面的哪一部分属于谁。因此，《岩石圣母》的第二个版本可能是由列奥纳多·达·芬奇开始的，并由他的学生安布罗吉奥·德·普雷迪斯继续。通过这些分析，我们对达绘画实践的认识可以得到大大的拓展和记载。

借助图像处理进行无损图像分析

先进的图像处理支持了今天的修复师在这项工作中的工作。在达的工作中，使用了Bruker Nano GmbH的M6 JETSTREAM光谱仪。

该系统配备了IDS摄像头，以非侵入性和非破坏性的方式显示颜色的组成。它对大面积的单点（100微米及以下）进行X射线荧光测量。这种精确的X射线荧光光谱（micro-XRF）可以确定样品的元素组成，即准确记录颜色中存在的元素（重金属、血液色素、碳等）。可以“动态”记录测量点，即测量头移动时。这使得能够进行称为映射的快速曲面分析。

M6 JETSTREAM借助IDS摄像头分析颜色成分

Bruker Nano GmbH艺术与保护市场部经理Michele Gironda解释道：“M6 JETSTREAM X射线荧光光谱仪为我们提供了大量的元素信息，使我们能够得出关于颜料及其在油漆层结构中的位置的结论。”。

这幅画是用聚焦的X射线束逐点逐线扫描的。分配给每个区域中颜料的元素各自发射其自身的特征X射线荧光辐射，该辐射由光谱仪中的检测器记录。通过这种方式，关于整幅画的化学信息被收集在一系列对比图像中。

达·芬奇的《岩石圣母》在分析过程中©伦敦国家美术馆

例如，如果在一幅画的白色中发现了铜，这表明使用了天青石，一种白色中的铜基蓝色。根据检测到的元素，大多数颜料都可以通过这项技术进行识别。此外，分析可以提供有关物体历史的信息，并揭示其一些秘密。一次又一次，隐藏在表面油漆后面的作品可以在背景中找到，通常一件丢失的艺术品会意外地被曝光——可能是因为艺术家不喜欢它，或者只是需要画布。

右边的锌图显示了第一个废弃成分的含锌绘图

详细调查结果

“岩石圣母”的X射线荧光分析中重要的新信息是在第一张图像组成中发现了一种锌。这张图的存在是事先已知的，但通过X射线荧光分析，尤其是与高光谱成像相结合，可以使其更加清晰可见。特别有趣的变化可以看到，例如，圣母长袍的窗帘（涂有一层含天青石的铜底层）和基督孩子的脸的位置。原来的四分之三视图改为现在绘制的轮廓（见Pb-Lα图）。

Cu-Kα、Pb-Lα和Pb-Mα图显示了圣母斗篷的布料和基督孩子脸的位置的一些变化

使用中的摄像头

Bruker Nano GmbH将IDS相机集成到其M4 TORNADO/TORNADOPLUS和M6 JETSTREAM X射线荧光光谱仪中。M4 TORNADO光谱仪使用于微型XRF进行表面分析领域的市场。它提供了20µm的斑点大小，并可以分析元素周期表中从碳（可选）到铀的所有元素。除其他外，它还用于矿物样品的检查和层厚度分析。M6 JETSTREAM移动光谱仪具有800毫米x 600毫米的测量范围和可变的安装选项，是检查大型艺术品的理想选择。

在每台相机中，使用两台分辨率为1024 x 768像素的USB 2 uEye SE工业相机在Bruker软件中显示样品表面。在X射线荧光测量之前，使用相机生成样品表面的图像，以便随后组合元素组成和光学信息。根据相机图像和元素分布创建重叠图像。Michele Gironda解释道：“视频图像可以叠加在元素分布图像上，使连接在光学上可见。USB 2 uEye SE相机的速度、尺寸和接口非常匹配。”。

摄像机也用于实时图像模式，以接近样品上的所需测量点或区域，并通过聚焦摄像机图像来调整工作距离。M6 JETSTREAM光谱仪的测量头包含一个微聚焦X射线管和毛细管光学器件，其光斑大小可逐步调整。可以测量高达100 mm/s的速度。荧光光谱是用硅漂移探测器（SDD）测量的。

IDS的两个USB 2 uEye SE工业摄像头可确保精确定位测量范围©Bruker Nano GmbH

小巧、紧凑、坚固——这些是IDS uEye SE产品系列的主要功能。这款多功能相机的特点还包括大量的外壳和板级型号以及广泛的传感器组合。得益于IDS软件套件的即插即用，系统集成简单快捷。因此，工业和非工业部门的应用范围是多样化的。除了Bruker Nano GmbH使用的USB 2.0版本外，还提供具有USB 3.1 Gen 1或GigE接口（也具有GigE Vision接口）的型号。

结果

通过清洁和去除扭曲的清漆，“岩石圣母”可以再次展现其全部力量、美丽和神奇的影响——这也要归功于Bruker Nano GmbH的M6 JETSTREAM微型X射线荧光光谱仪。这些在艺术市场上是特别的。在图像处理的帮助下，它们为绘画和其他艺术作品的分析开辟了全新的视角。因此，Bruker预计微型XRF市场将继续保持良好增长，对更高分辨率图像和元素分布的需求也将不断增加。无论是在色彩构成、绘画技巧、真实性还是历史背景方面，无论是在观众面前的博物馆还是在实验室中，有了这个应用程序，艺术历史学家、修复师和研究人员都可以发现古老杰作的做梦也想不到的秘密。