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RÉSUMÉ
Les techniques de spectroscopie d'absorption X (XANES et EXAFS) sont de plus en plus utilisées pour l'analyse des matériaux anciens et artistiques. Cet article fait une présentation générale des différents objets et matériaux étudiés à l'aide de ces méthodes. Les matériaux amorphes (verres et céramiques) ont été les premiers à bénéficier de ces nouveaux outils. Ensuite, les exemples se sont diversifiés, allant des métaux aux bois, en passant par les pigments. Les avantages de ces techniques sont illustrés, ainsi que des développements instrumentaux récents offrant à ces outils de nouvelles capacités.
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The X-ray absorption spectroscopy techniques(XANES et EXAFS) are increasingly used fro the analysis of ancient and artistic materials. Amorphous materials (glass and ceramics) have been the first to benefir from these new tools. Examples then diversified from metals to woods and including pigments. The advantages of such techniques are illustrated as well as recent instrumental developments providing these tools with new capabilities.
Auteur(s)
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Marine COTTE : HDR en chimie, Docteur en chimie de l'université Pierre et Marie Curie, Agrégée de chimie - Chargée de recherche détachée du CNRS, LAMS (laboratoire d'Archéologie Moléculaire et Structurale) UMR-8220 - Chef du groupe imagerie et responsable de la ligne de lumière ID21, au synchrotron européen de Grenoble (European Synchrotron Radiation Facility)
-
Émeline POUYET : Étudiante en thèse à l'université Joseph Fourier, Grenoble, au synchrotron européen de Grenoble (European Synchrotron Radiation Facility)
-
Marie RADEPONT : Étudiante en thèse à l'université d'Anvers et l'université Pierre et Marie Curie, Paris VI, LAMS (laboratoire d"Archéologie Moléculaire et Structurale) UMR-8220
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Jean SUSINI : Docteur en chimie-physique de l'université Pierre et Marie Curie - Directeur de la Division Instrumentation au synchrotron européen de Grenoble (European Synchrotron Radiation Facility)
INTRODUCTION
Les techniques de spectroscopie d'absorption X (XANES et EXAFS) sont de plus en plus utilisées pour l'analyse des matériaux anciens et artistiques. Cet article fait une présentation générale des différents objets et matériaux étudiés à l'aide de ces méthodes. Les matériaux amorphes (verres et céramiques) ont été les premiers à bénéficier de ces nouveaux outils. Ensuite, les exemples se sont diversifiés, allant des métaux aux bois, en passant par les pigments. Les avantages de ces techniques sont illustrés, ainsi que des développements instrumentaux récents offrant à ces outils de nouvelles capacités.
X-ray absorption spectroscopy techniques (XANES and EXAFS) are increasingly used for the analysis of ancient and artistic materials. This article gives a wide view of the different objects and materials that can be analysed with these methods. Amorphous materials (such as glass and ceramics) were the first to benefit from these new tools. Then, various other materials, from metals to woods, through pigments, were also analysed similarly. The advantages of these techniques are presented as well as recent instrumental developments offering new capabilities to these methods.
spectroscopie d'absorption X ; XANES ; EXAFS ; matériaux du patrimoine ; synchrotron ; matériaux artistiques
X-ray absorption spectroscopy, XANES ; EXAFS ; cultural heritage ; synchrotron ; artistic material
Domaine : Techniques d'analyses appliquées aux œuvres d'art
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Spectroscopie d'absorption X (XANES et EXAFS)
Domaines d'application : Matériaux du patrimoine
Principaux acteurs français : Synchrotron français SOLEIL et synchrotron européen ESRF
Pôles de compétitivité :
Centres de compétence :
Industriels :
Autres acteurs dans le monde : tous les synchrotrons dans le monde, avec une forte activité en Allemagne (BESSY, DESY) et aux États-Unis (SSRL, APS, ALS).
Contact : [email protected]
L'expertise technique et scientifique de référence
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4. Pigments et peintures
4.1 Utilisation et analyses des pigments
Les pigments forment une famille de matériaux incontournables dans le domaine du patrimoine. Un pigment est une substance colorée d'origine naturelle ou artificielle, issue d'une source minérale et/ou organique. Il se présente généralement sous la forme d'une poudre broyée plus ou moins finement. Pigment et peinture sont souvent associés aux peintures de chevalet ou aux peintures murales. Cependant, les pigments sont également présents dans de nombreux autres contextes. Ils peuvent être appliqués sur des sculptures en bois, en marbre et décorer la surface de certains verres. Ils sont retrouvés aussi dans les enluminures, les produits cosmétiques ou encore sur les bandelettes enveloppant les momies. La plupart des exemples présentés ci-dessous font référence à des pigments utilisés en peinture murale ou de chevalet. Les problématiques analytiques portent principalement sur l'origine du pigment (naturelle ou synthétique, traçabilité géographique, mise en œuvre de procédés physiques ou chimiques pour leur obtention), ses propriétés optiques (couleur, éclat métallique...), ainsi que sa stabilité dans le temps. Les études sont effectuées, soit sur des œuvres originales (avec ou sans prélèvement), soit sur des reproductions, en particulier pour étudier des problèmes de vieillissement. Dans certains cas, les mesures sont réalisées sur le pigment pur. Mais, plus souvent, le pigment est seulement une partie d'un mélange complexe : il est généralement présent sous forme de grains micrométriques, et peut être dispersé dans un liant organique, déposé sur différents supports, recouvert de vernis, associé à d'autres pigments, charges, siccatifs... L'épaisseur des couches de peinture peut être très variable, allant de quelques microns – quand Léonard de Vinci utilise sa technique dite du sfumato pour dessiner des ombres sur les visages sans laisser la trace du pinceau – jusqu'à...
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Pigments et peintures
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BERTRAND (L.), COTTE (M.), STAMPANONI (M.), THOURY (M.), MARONE (F.), SCHÖDERG (S.) - * - Development in synchrotron studies of ancient and historical materials.
-
(2) - COTTE (M.), SUSINI (J.), DIK (J.), JANSSENS (K.) - Synchrotron-based X-ray absorption spectroscopy for art conservation : looking back and looking forwards. - Accounts of Chemical Research, 43(6), p. 705-714 (2010).
-
(3) - SCHOFIELD (P.F.), CRESSEY (G.), WREN HOWARD (W.), HENDERSON (C.M.B.) - Origin of color in iron and manganese containing glasses investigated by synchrotron radiation. - Glass technology, 36(3), p. 89-94 (1995).
-
(4) - NAKAI (I.), MATSUNAGA (M.), ADACHI (M.), HIDAKA (K.I.) - Application of XAFS in archaeology. - J. Phys. IV, 7(2), p. 1033-1034 (1997).
-
(5) - ARLETTI (R.), VEZZALINI (G.), QUARTIERI (S.), FERRARI (D.), MERLINI (M.), COTTE (M.) - Polychrome glass from Etruscan sites : First non-destructive characterization with synchrotron μXRF, μXANES and XRPD. - Applied Physics A, 92, p. 127-135 (2008).
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