Ядерные технологии помогают сохранять и реставрировать предметы культурного наследия на Мальте и за ее пределами

Благодаря своему участию в программе технического сотрудничества «Наследие Мальты» постепенно усовершенствовало и расширило возможности в области применения ядерных технологий для сохранения культурного наследия. Теперь эксперты национального агентства по сохранению культурного наследия теперь используют ядерные методы для анализа пигментов, керамики, строительных растворов и других материалов, сохранившихся по прошествии столетий.

Агентство «Наследие Мальты» отвечает за сохранение и реставрацию всех объектов культурного наследия в стране. Все чаще «Наследие Мальты» обращается к радиационным технологиям для анализа древних реликвий, а также для того, чтобы сохранить их для будущих поколений. (Фото: «Наследие Мальты»)

В рамках усилий по сохранению древних реликвий — памятников 8000-летней истории Мальты — эксперты национального агентства по сохранению культурного наследия теперь используют ядерные методы для анализа пигментов, керамики, строительных растворов и других материалов, сохранившихся по прошествии столетий. При поддержке программы технического сотрудничества МАГАТЭ [1] сотрудники «Наследия Мальты» приобрели рентгеновский дифрактометр весом в одну тонну, а также прошли обучение по применению дифракции рентгеновских лучей — передовой технологии, которая используется для подробного анализа материала, возраста и происхождения предметов древности без прикосновения к ним и, следовательно, без риска повреждения. Эти знания позволяют экспертам определить наиболее подходящие методы для сохранения и реставрации объектов культурного наследия.

Мальта не первая страна, которая подобным образом использует ядерные методы. В последние годы применение радиационных технологий для сохранения и анализа предметов культурного наследия приобретает все большую популярность. В Румынии, например, при помощи гамма-излучения были уничтожены насекомые, разрушавшие в одной из церквей иконостас XIX века. Исследователи из Албании также использовали рентгеновское излучение, чтобы установить авторство дошедшего до нас сквозь века искусного изображения Георгия Победоносца — одного из самых известных христианских святых, понять историю этого бесценного произведения и выбрать правильные методы для его реставрации.

«Специфика работы с культурным наследием предполагает минимальное вмешательство, которое является залогом сохранения предмета, — говорит Мэттью Грима, руководитель научно-диагностической лаборатории «Наследия Мальты». —  Благодаря микроанализу мы можем исследовать несколько крупинок или миллиграммов материала, гарантируя применение наименее разрушающего подхода при оценке образцов культурного наследия. Поскольку сфера микрорентгеновской дифракции была для нас совершенно новой, мы решили обратиться к МАГАТЭ с просьбой оказать содействие в передаче знаний в этой области».

Благодаря своему участию в программе технического сотрудничества «Наследие Мальты» постепенно усовершенствовало и расширило возможности в области применения ядерных технологий для сохранения культурного наследия. В прошлом году сотрудники лаборатории прошли обучение на организованных МАГАТЭ курсах, посвященных применениям неинвазивных и неразрушающих радиационных методов для наблюдения за изменениями, произошедшими с материалами в прошлом, а также происходящими в настоящее время.

Полученными в ходе обучения навыками и знаниями сотрудники «Наследия Мальты» обменялись с экспертами из восьми других стран Европы и Центральной Азии в рамках регионального семинара-практикума в Валлетте.

«Сочетание дифракции рентгеновских лучей с другими радиационными технологиями позволяет определить возраст керамики и изучить ее происхождение, — говорит Грима. — В нашем распоряжении имеется более миллиона предметов, представляющих культурную ценность. Рентгеновский дифрактометр, который уже был доставлен и введен в эксплуатацию, помогает понять историю этих предметов и облегчить нашу работу. Многие предметы изучаются со стилистической точки зрения, а даты создания артефактов, происхождение которых вызывает сомнение, устанавливаются с научной точностью».

Исследование прошлого с помощью ядерной науки

Для обеспечения сохранности предметов, представляющих культурную ценность, важно сначала определить исходный состав материала и методы, использованные для производства этих предметов. Дифракция рентгеновских лучей — незаменимый метод, помогающий решить эту задачу.

Дифракция рентгеновских лучей — это неразрушающий высокочувствительный метод, при котором рентгеновские лучи используются для получения информации о кристаллических материалах. Кристаллические материалы — это твердые вещества (такие как кремний и пигменты), частицы которых располагаются в строгом порядке. Преимуществом дифракции рентгеновских лучей является возможность использования ее для анализа небольших проб множества различных типов кристаллических материалов.

Дифракция рентгеновских лучей регулярно используется для изучения, а в некоторых случаях — для подтверждения происхождения того или иного предмета культурного наследия путем исследования и оценки его состава. Использование этого метода позволяет экспертам определить химический состав, расположение атомов и происхождение физических объектов, будь то статуэтки тысячелетней давности или относительно современного произведения искусства.

Ученые подвергают кристаллические материалы воздействию рентгеновских лучей, которые при взаимодействии с атомами кристаллического вещества рассеиваются и создают интерференционный эффект — дифракционную картину. Она позволяет узнать больше о структуре кристалла или идентифицировать кристаллическое вещество, позволяя таким образом охарактеризовать и точно определить кристаллическую структуру объекта.

Стремясь обеспечить сохранность и долговечность разрушающихся культурных ценностей, музеи, картинные галереи и библиотеки все чаще обращаются к радиационным технологиям. Особенную актуальность такие методы представляют для тех объектов культурного наследия, которые требуют срочного вмешательства или в случаях, когда использование обычных методов может нанести ущерб.

[1] MAT1001, «Подготовка и модернизация технических возможностей для научного применения в области культурного наследия».

xrd.jpg

С помощью предоставленного МАГАТЭ рентгеновского дифрактометра эксперты «Наследия Мальты» могут выявить новую информацию о реликвиях, изготовленных из кристаллических твердых тел, таких как металлы, камни и керамика. (Фото: «Наследие Мальты»)

Leveraging the training and XRD equipment provided, Heritage Malta staff last month concluded a regional training course in Valletta to transfer their newly-honed skills and share their experiences with experts from eight countries in Europe and Central Asia.

“When coupling X-ray diffraction with other radiation technologies, ceramics can be dated and their provenance investigated,” said Grima. “We have more than one million objects and sites of cultural value in our portfolio,  and with the XRD system now delivered, commissioned and already in operation it is helping to solve puzzles and  relieve our workload. A lot of the objects are being studied from a stylistic perspective; other artefacts of questionable origin have been dated scientifically.”

Exposing the past with nuclear science

To better protect artefacts of cultural significance or value, it is important to first determine the original materials and methods used to produce them, and X-ray diffraction is an indispensable tool that responds to this need.

XRD is a non-destructive, highly sensitive technique that relies on X-rays to uncover information about crystalline materials. Crystalline materials are solid materials, such as pigments and silicon, whose constituents are arranged in a highly ordered microscopic structure. The technique is beneficial in that it can be used in very small samples of many different types of crystalline materials.

XRD is routinely used to better understand, or in some cases verify, the provenance and background of a particular cultural artefact by examining and assessing its component materials. It allows experts to determine the chemical composition, atomic arrangement and origin of physical objects, whether they be millennia-old statuettes or relatively modern works of art. 

Scientists expose a crystalline material to X-rays, and as the X-rays interact with the atoms of the crystals in the material, they scatter and produce an interference effect, called a diffraction pattern. This pattern can provide information on the structure of the crystal or the identity of a crystalline substance, which helps scientists characterize and exactly identify the crystalline structure of an object.

Museums, art galleries and libraries have increasingly turned to radiation technologies to inspect and treat deteriorating cultural assets in order to stabilize them and ensure their longevity. This is particularly the case with those which require emergency intervention or where the use of conventional techniques could cause damage.

[1] MAT1001, ‘Training and Upgrading of Technical Capabilities for Scientific Application in the Field of Cultural Heritage’

xrd.jpg

The IAEA delivered an X-ray diffraction system to Heritage Malta, which has allowed their experts to uncover information about relics made of crystalline solids, such as metals, rocks and ceramics. (Photo: Heritage Malta)