Nieinwazyjne, ilościowe badanie stratygrafii werniksu w zabytkach za pomocą konfokalnej optycznej tomografii koherencyjnej oświetlanej liniowo

Widzieć pod połyskiem

Od obrazów mistrzów po legendarne skrzypce — przezroczysty, lśniący werniks często stanowi ostatni akcent, który kształtuje to, co widzimy, i wpływa na trwałość tych skarbów. Jednak powłoki te starzeją się, bywają wymieniane i czasami nadmiernie restaurowane, co stawia konserwatorów przed delikatną zagadką: która warstwa połysku jest autentyczna i wymaga ochrony, a którą można bezpiecznie usunąć? Niniejsze badanie wprowadza nową, nieinwazyjną metodę obserwacji tych przezroczystych „skórek” w trzech wymiarach, pomagając ekspertom przywracać dzieła sztuki i instrumenty z dużo większą pewnością.

Dlaczego warstwy połysku mają znaczenie

Werniks na dziełach sztuki i instrumentach drewnianych to coś więcej niż wyłącznie wykończenie estetyczne. Pogłębia kolory, nadaje połysk i chroni delikatne warstwy farby oraz drewno pod spodem. Jednak przez stulecia powłoki te mogą żółknąć, pękać lub mętnieć. Konserwatorzy często usuwają zdegenerowane, późniejsze werniksy i nakładają nowe, starając się za wszelką cenę zachować oryginalną warstwę, która niesie intencję twórcy i historię obiektu. Problem polega na tym, że różne warstwy werniksu, glazury i retusze mogą układać się w złożoną kanapkę o grubości zaledwie kilku setnych milimetra. Spoglądając tylko na powierzchnię rzadko można ustalić, ile warstw jest obecnych, jak są grube ani które fragmenty dodano podczas wcześniejszych restauracji.

Nowy sposób zajrzeć do wnętrza bez dotykania

Aby sprostać temu wyzwaniu, badacze zaadaptowali medyczną metodę obrazowania zwaną konfokalną optyczną tomografią koherencyjną oświetlaną liniowo (LC-OCT) do zastosowań w dziedzinie dziedzictwa kulturowego. Mówiąc prosto, technika wysyła cienką linię światła w głąb powierzchni i mierzy światło wracające z bezpośrednio położonych warstw, tworząc wysokorozdzielczą, przekrojową „plasterkową” wizualizację w głąb materiału. W przeciwieństwie do tradycyjnych mikroskopów, które wymagają pobrania fizycznego fragmentu z obrazu lub skrzypiec, LC-OCT działa bezkontaktowo i można ją zabrać bezpośrednio do muzeów czy warsztatów. Zespół zaprojektował kompaktową, przenośną sondę umieszczoną na elastycznych statywach, która może skanować obrazy na sztalugach lub skrzypce na ławie, rejestrując widoki 3D z rozdzielczością rzędu mikrometrów — wystarczająco drobną, by zobaczyć poszczególne warstwy werniksu, a nawet malutkie cząstki wypełniaczy.

Przekształcanie złożonych obrazów w jasne wskazówki

Surowe obrazy LC-OCT przypominają delikatne przekroje w skali szarości, ale mogą być trudne do interpretacji gołym okiem. Dlatego zespół opracował oprogramowanie open-source, które automatycznie wykrywa granice między warstwami i oblicza ich grubość w całej zeskanowanej objętości. Program filtruje krawędzie, koncentruje się na kluczowych interfejsach, a następnie przekształca wyniki w kolorowe mapy grubości oraz wykresy statystyczne. Dzięki temu złożony sygnał optyczny staje się jasną, ilościową informacją: gdzie zaczynają się i kończą warstwy, jak są jednolite i ile werniksu pozostaje po testach czyszczenia. Dla konserwatorów oznacza to możliwość obiektywnej oceny, czy rozpuszczalnik lub żel czyszczący cienią powłokę równomiernie, pozostawiają osady, czy zagrażają oryginalnemu wykończeniu pod spodem.

Opowieści z oczyszczonego obrazu i sławnych skrzypiec

Metodę przetestowano na dwóch bardzo różnych artefaktach z XVII wieku. Na hiszpańskim obrazie Notre-Dame del Pilar LC-OCT ujawniła, gdzie głęboki, starszy werniks wciąż przetrwał pod nowszym, oraz gdzie dodano przemalowania, by zatuszować ubytki. Łącząc te obrazy z fotografią w ultrafiolecie i podczerwieni, konserwator mógł zmapować obszary z pojedynczym nowoczesnym werniksem, obszary z dwoma nałożonymi werniksami oraz strefy, gdzie półprzezroczyste retusze znajdowały się między nimi. Na skrzypcach z 1678 roku autorstwa Nicolò Amatiego technika odróżniła oryginalny, gruby, bezbarwny werniks od późniejszej, silnie zabarwionej powłoki nałożonej w XXI wieku. Kierowani tymi widokami 3D, restauratorzy testowali łagodne mieszanki czyszczące w wybranych miejscach, sprawdzając po każdym kroku, że inwazyjny nowoczesny werniks został w większości usunięty, podczas gdy cienki, ochronny osad i cenny oryginalny lakier pozostały nienaruszone.

Co to oznacza dla zachowania przeszłości

Badanie wykazało, że LC-OCT może działać niczym „rentgen werniksu” — nie po to, by zidentyfikować dokładną chemię, lecz by ujawnić strukturę, grubość i ukryte dodatki z niezwykłą precyzją i bez pobierania nawet jednego ułamka. W połączeniu z wyszkolonym okiem oraz wiedzą historyczną konserwatorów i kuratorów stanowi potężne narzędzie do podejmowania decyzji: gdzie czyścić, jak daleko posunąć się i kiedy przerwać. Z biegiem czasu takie nieinwazyjne, ilościowe obrazowanie może stać się standardową praktyką konserwatorską, pomagając chronić zarówno piękno, jak i autentyczność obrazów, instrumentów i innych obiektów pokrytych werniksem dla przyszłych pokoleń.

Cytowanie: Galante, G., Vilbert, M., Desvois, L. et al. Non-invasive quantitative investigation of varnish stratigraphy in historical artifacts using line-field confocal OCT. npj Herit. Sci. 14, 193 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02460-4

Słowa kluczowe: werniks, konserwacja zabytków, optyczna tomografia koherencyjna, malarstwo historyczne, skrzypce