Skaner wielofunkcyjny do obrazowania fluorescencji rentgenowskiej i reflektancji o dużej powierzchni oraz jego zastosowanie w sztuce Azji

Zaglądanie pod powierzchnię dzieł sztuki

Wiele zabytkowych obrazów kryje pod powierzchnią opowieści — wcześniejsze szkice, ponownie użyte papiery, naprawy i subtelne decyzje kolorystyczne niewidoczne gołym okiem. Niniejszy artykuł opisuje, jak badacze z National Museum of Asian Art zbudowali duży, elastyczny system skanujący, który może delikatnie badać duże, kruche dzieła sztuki bez konieczności wywożenia ich z miejsca lub pobierania próbek. Na przykładzie słynnej japońskiej parawany zdobionej malowanymi wachlarzami zespół pokazuje, jak ich skaner może ujawnić pigmenty, ukryte rysunki i wcześniejsze prace konserwatorskie, które łącznie opowiadają pełną historię życia dzieła.

Specjalnie zaprojektowany skaner zbudowany wokół dzieła

Konwencjonalne aparaty naukowe i urządzenia rentgenowskie są zwykle projektowane z myślą o małych obiektach, takich jak monety czy próbki laboratoryjne. Duże dzieła — na przykład obrazy o wymiarach ściennych lub długie zwoje — są niewygodne do przemieszczania i często muszą pozostawać płaskie, co utrudnia szczegółową analizę. Aby to rozwiązać, autorzy zaprojektowali ścienny, zmotoryzowany system szynowy, który może poruszać się poziomo na 4,5 metra i pionowo na 1 metr. Ruchoma platforma sunie po tych szynach i może przyjmować różne „głowice”, takie jak jednostka do fluorescencji rentgenowskiej czy kamera do obrazowania reflektancji. Ponieważ rama skanera jest otwarta, a nie zabudowana, kuratorzy mogą wsunąć pod nią bardzo szerokie panele lub parawany. Ta sama platforma ruchoma obsługuje różne typy obrazowania, oszczędzając miejsce, pieniądze i czas przygotowania.

Widzenie pierwiastków i kolorów bez dotykania farby

Pierwszym głównym narzędziem zamontowanym na skanerze jest system fluorescencji rentgenowskiej (XRF). Gdy wiązka rentgenowska pada na obraz, różne pierwiastki chemiczne w pigmentach emitują charakterystyczne sygnały, które wykrywa detektor. Poprzez zatrzymywanie się w tysiącach punktów tworzących siatkę, system tworzy „mapy pierwiastkowe” pokazujące rozmieszczenie rtęci, ołowiu, miedzi, srebra, złota i innych pierwiastków na całej powierzchni dzieła. Na parawanie z wachlarzami mapy te potwierdziły zastosowanie złota w proszku i płatków złota w falach i dekoracjach, srebrnych detali w strojach i pejzażach oraz klasycznych czerwonych i pomarańczowych pigmentów, takich jak czerwony rtęciowy i minia. Subtelne wzory — na przykład ślady srebra, które ściemniało do siarczku srebra, czy nietypowe mieszanki żelaza i miedzi w brązowych partiach — pomagają zidentyfikować zarówno materiały oryginalne, jak i późniejsze retusze.

Wykorzystanie niewidzialnego światła do ujawniania ukrytych projektów

Drugim istotnym narzędziem jest kamera rejestrująca światło odbite od zakresu widzialnego do bliskiej podczerwieni, a następnie oddzielna kamera krótkofalowej podczerwieni w systemie komercyjnym. Kamery te rejestrują setki wąskich pasm spektralnych, znacznie wykraczających poza możliwości ludzkiego oka. Przemieszczając skaner w płynnym ruchu „push-broom”, system buduje szczegółowe kostki obrazowe, które można przetwarzać w celu wyeksponowania konkretnych pigmentów i podrysów. Na jednym panelu wachlarza obrazy w krótkiej podczerwieni wyraźnie ujawniły słaby szkic budynku i postaci — prawdopodobnie mnicha — choć są one ledwie widoczne w normalnym świetle. W innych miejscach sygnatury w podczerwieni pokazały różnice między tuszem a srebrnymi falami, ujawniły retusze uszkodzonego srebra oraz potwierdziły pigmenty takie jak azuryt, zielenie miedziopodobne (malachitowe), muszlowa biel i mieszanki tworzące różowe szaty lub blade błękity.

Śledzenie życia i napraw japońskiego parawanu

Analizując wachlarz po wachlarzu, połączone techniki ujawniły, jak parawan był wykonany i modyfikowany w czasie. Choć ogólna paleta odpowiada temu, co wiadomo z innych obrazów z wczesnego okresu Edo, skaner wykrył wariacje sugerujące różne rodzaje papieru, źródła pigmentów i późniejsze prace konserwatorskie. Na przykład podkład papierowy jednego wachlarza ma znacznie niższe poziomy niektórych pierwiastków, co wskazuje na odrębne pochodzenie. Mapy rentgenowskie wykryły rtęć pochodzącą z czerwonych pieczęci atramentowych ukrytych w podłożach papierowych za drewnianą ramą, nie w widocznej farbie. Obrazowanie w krótkiej podczerwieni nawet ujawniło znaki napisane na papierach ponownie użytych za twarzami wachlarzy, widoczne dopiero, gdy zespół konserwatorski później podniósł wachlarze. Odkrycia te pokazują, jak artyści i konserwatorzy recyklingowali materiały oraz jak warstwy strukturalne pod farbą wpływają na to, co współcześni naukowcy obserwują dziś.

Dlaczego to ma znaczenie dla muzeów i publiczności

W badaniu stwierdzono, że wszechstronny skaner o otwartej architekturze może zrewolucjonizować sposób, w jaki muzea badają duże dzieła sztuki. Łącząc fluorescencję rentgenowską i różne odmiany obrazowania w podczerwieni na jednej ruchomej platformie, badacze mogą zgromadzić bogate, wysokorozdzielcze dane przy minimalnym obchodzeniu się z kruchymi obiektami. Studium przypadku japońskiego parawanu z wachlarzami pokazuje, że takie nieinwazyjne narzędzia mogą potwierdzać tradycyjne pigmenty, wykrywać subtelne różnice między panelami oraz ujawniać ukryte rysunki, napisy i ponownie użyte papiery, które pogłębiają nasze rozumienie historii dzieła. Dla zwiedzających muzea i miłośników sztuki oznacza to bardziej dokładne opowieści o tym, jak arcydzieła zostały stworzone, zmieniane i zachowane — oraz w wielu przypadkach ekscytujące odkrycie obrazów i znaków, które nigdy nie miały zostać ponownie ujawnione.

Cytowanie: 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

Słowa kluczowe: konserwacja dzieł sztuki, obrazy hiperspektralne, fluorescencja rentgenowska, malarstwo japońskie, nauka o dziedzictwie kulturowym