Ein vielseitiger Großflächenscanner für Röntgenfluoreszenz- und Reflexionsbildgebung und seine Anwendung in der asiatischen Kunst

Ein Blick unter die Oberfläche von Kunst

Viele historische Gemälde verbergen Geschichten knapp unter der Oberfläche — frühere Skizzen, wiederverwendete Papiere, Reparaturen und subtile Farbentscheidungen, die mit bloßem Auge unsichtbar sind. Dieser Artikel beschreibt, wie Forschende am National Museum of Asian Art ein großes, flexibles Scannersystem entwickelten, das empfindliche, großformatige Kunstwerke schonend untersucht, ohne sie auszustellen oder Proben zu entnehmen. An einem berühmten japanischen Faltbildschirm mit gemalten Fächern als Versuchsstück zeigt das Team, wie ihr Scanner Pigmente, verborgene Zeichnungen und frühere Restaurierungsarbeiten sichtbar macht, die zusammen die Lebensgeschichte eines Kunstwerks erzählen.

Ein maßgeschneiderter Scanner, der um das Kunstwerk herum gebaut ist

Konventionelle wissenschaftliche Kameras und Röntgeninstrumente sind üblicherweise für kleine Objekte wie Münzen oder Laborproben konzipiert. Große Kunstwerke — etwa wandfüllende Gemälde oder lange Handrollen — sind schwer zu bewegen und müssen oft flach liegen bleiben, was detaillierte Untersuchungen erschwert. Um dies zu lösen, entwarfen die Autor:innen ein wandmontiertes, motorisiertes Schienensystem, das sich 4,5 Meter horizontal und 1 Meter vertikal bewegen kann. Ein verschiebbarer Wagen gleitet entlang dieser Schienen und kann verschiedene „Heads“ aufnehmen, etwa eine Röntgenfluoreszenzeinheit oder eine Reflexionsbildgebungskamera. Da der Rahmen des Scanners offen statt geschlossen ist, können Kurator:innen sehr breite Tafeln oder Bildschirme darunter schieben. Dieselbe Bewegungsplattform dient mehreren Bildgebungsarten, spart Platz, Kosten und Aufbaubezeit.

Elemente und Farben sehen, ohne die Farbe zu berühren

Das erste wichtige Werkzeug am Scanner ist ein Röntgenfluoreszenz-(XRF)-System. Trifft der Röntgenstrahl auf das Gemälde, emittieren verschiedene chemische Elemente in den Pigmenten charakteristische Signale, die von einem Detektor erfasst werden. Indem das System an Tausenden Punkten in einem Raster anhält, erzeugt es „Elementkarten“, die zeigen, wo Quecksilber, Blei, Kupfer, Silber, Gold und andere Elemente im Kunstwerk vorkommen. Auf dem Fächerschirm bestätigten diese Karten Goldpulver und Blattgold in Wellen und Dekorationen, Silberdetails in Gewändern und Landschaften sowie klassische Rot- und Orangepigmente wie Zinnober und Bleirotet. Subtile Muster — etwa Spuren von Silber, das zu Silbersulfid nachgedunkelt ist, oder ungewöhnliche Mischungen von Eisen und Kupfer in braunen Bereichen — helfen, sowohl ursprüngliche Materialien als auch spätere Retuschen zu identifizieren.

Mit unsichtbarem Licht verborgene Zeichnungen offenbaren

Das zweite wichtige Werkzeug ist eine Kamera, die reflektiertes Licht vom sichtbaren in den nahinfraroten Bereich aufzeichnet, gefolgt von einer separaten Kurzwellennahinfrarot-Kamera eines kommerziellen Systems. Diese Kameras erfassen Hunderte schmaler Farbkanäle, weit über das hinaus, was das menschliche Auge sieht. Indem der Scanner in einem gleichmäßigen „Push-Broom“-Muster bewegt wird, baut das System detaillierte Bildwürfel auf, die verarbeitet werden können, um bestimmte Pigmente und Unterzeichnungen hervorzuheben. Auf einem Fächerelement machten Kurzwellennahinfrarotbilder eine schwache Skizze eines Gebäudes und eine Figur — möglicherweise ein Mönch — deutlich sichtbar, obwohl sie im normalen Licht kaum erkennbar sind. In anderen Bereichen zeigten Infrarot-Signaturen Unterschiede zwischen Tinte und silbernen Wellen, offenbarten Retuschen beschädigten Silbers und bestätigten Pigmente wie Azurit, kupfergrüne Malachit-ähnliche Farbtöne, Perlmuttweiß sowie Mischungen, die rosa Gewänder oder blasse Blautöne erzeugen.

Die Lebensgeschichte und Reparaturen eines japanischen Bildschirms nachzeichnen

Fächer für Fächer zeigten die kombinierten Techniken, wie der Bildschirm hergestellt und im Laufe der Zeit verändert wurde. Während die Gesamtpalette zu den bekannten Werken der frühen Edo-Zeit passt, entdeckte der Scanner Variationen, die auf unterschiedliche Papierqualitäten, Pigmentquellen und spätere Konservierungsarbeiten hindeuten. Zum Beispiel weist die Papierunterlage eines Fächers deutlich niedrigere Gehalte bestimmter Elemente auf, was auf eine andere Herkunft schließen lässt. Röntgenkarten detektierten Quecksilber aus roten Tintenstempeln, die in den Rücklagenpapieren der Holztafel verborgen waren, nicht in der sichtbaren Farbe. Kurzwellennahinfrarotaufnahmen enthüllten sogar Schriftzeichen auf hinter den Fächergesichtern wiederverwendeten Papieren, die erst sichtbar wurden, als das Konservierungsteam die Fächer später anhob. Diese Befunde zeigen, wie Künstler und Restauratoren Materialien recycelten und wie strukturelle Schichten unter der Farbe beeinflussen, was Wissenschaftler:innen heute sehen.

Warum das für Museen und die Öffentlichkeit wichtig ist

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass ein vielseitiger Scanner mit offener Architektur die Erforschung großer Kunstwerke in Museen verändern kann. Durch die Kombination von Röntgen- und verschiedenen Infrarotbildgebungsverfahren auf einer einzigen beweglichen Plattform können Forschende umfangreiche, hochauflösende Daten mit minimaler Handhabung fragiler Objekte sammeln. Die Fallstudie des japanischen Fächerschirms zeigt, dass solche nicht-invasiven Werkzeuge traditionelle Pigmente bestätigen, subtile Unterschiede zwischen Tafeln aufdecken und verborgene Zeichnungen, Schriften sowie wiederverwendete Papiere enthüllen können, die unser Verständnis der Vorgeschichte eines Kunstwerks vertiefen. Für Museumsbesucher:innen und Kunstliebhaber:innen bedeutet das genauere Geschichten darüber, wie Meisterwerke geschaffen, verändert und erhalten wurden — und in vielen Fällen die aufregende Entdeckung von Bildern und Markierungen, die nie wieder sichtbar sein sollten.

Zitation: Clarke, M.L. A multi-purpose large area scanner for x-ray fluorescence and reflectance imaging and its application to Asian art. npj Herit. Sci. 14, 242 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02449-z

Schlüsselwörter: Kunstkonservierung, hyperspektrale Bildgebung, Röntgenfluoreszenz, japanische Malerei, Wissenschaft des Kulturerbes