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Feb 21, 2024

Imaging dual mode nel medio infrarosso con ricostruzione del segnale termico per la diagnostica innovativa del “Monocromo” di Leonardo da Vinci

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L'imaging dual mode nella banda del medio infrarosso, un uso congiunto della termografia e della riflettografia quasi termica, è stato recentemente proposto come strumento diagnostico a tutto campo nel settore dei beni culturali. Qui discutiamo per la prima volta, per quanto a nostra conoscenza, un'applicazione dettagliata di tale tecnica non distruttiva alla diagnostica degli affreschi, con un'enfasi sulla localizzazione dei distacchi. Indaghiamo anche l'uso di un metodo termografico basato sulla TSR (ricostruzione del segnale termico), in uno schema di stimolo a impulsi lunghi, nonché la registrazione spaziale delle immagini termiche dopo l'analisi post-elaborazione rispetto alla loro controparte visibile, in modo da ottenere un'immagine fine mappa diagnostica di risoluzione. Come caso di studio esemplare, riportiamo l'applicazione dell'imaging dual mode con una dimensione di 500 \({\upmu }\hbox {m}\) pixel sul piano dell'oggetto sul “Monocromo”, un affresco di Leonardo da Vinci situato a il Castello Sforzesco (Milano, Italia). La nostra tecnica è stata utilizzata per guidare i conservatori durante i lavori di restauro, aprendo nuove prospettive nella diagnostica delle opere d'arte.

Tra le tecniche non distruttive all'avanguardia applicate alle opere d'arte1,2,3, di grande importanza rivestono i metodi a infrarossi. In particolare, la termografia a infrarossi può essere utilizzata soprattutto per coadiuvare il restauro di pitture murali in quanto consente un'imaging remoto e ad ampio campo di caratteristiche nascoste, come difetti strutturali e discontinuità dei materiali4,5,6. La termografia nella regione LWIR (Long Wavelength InfraRed) da 8 \({\upmu }\hbox {m}\) a 12 \({\upmu }\hbox {m}\) è molto efficace nel rilevamento di profondità alterazione del supporto murario7, ma risulta meno indicato per alcune problematiche specifiche che richiedono una visione nitida; quella più cruciale è l'analisi delle zone distaccate degli strati di pittura pittorica e di intonaco8. La regione MWIR (Mid Wavelength InfraRed) da 3 \({\upmu }\hbox {m}\) a 5 \({\upmu }\hbox {m}\), caratterizzata da un limite di diffrazione inferiore e meno influenzata dal contributo ambientale, rappresenta una soluzione alternativa9. La termografia MWIR è stata applicata all'analisi di diversi tipi di artefatti10. Un problema critico riconosciuto è che una mappa a risoluzione fine richiede di eseguire la mosaicatura e la registrazione spaziale del set di dati dell'immagine termica su un'immagine visibile di riferimento, cosa difficile o in alcuni casi impossibile a causa della mancanza di punti di riferimento nella termica ( firme emissive), sia nelle lunghezze d'onda LWIR che MWIR.

Recentemente, è stato dimostrato che l'uso della regione MWIR termica consente la progettazione di un approccio di imaging dual mode11, in cui viene eseguita un'acquisizione in due fasi nei domini riflettente ed emissivo e dove i due set di dati possono essere analizzati congiuntamente in per ottenere informazioni sia dalla superficie che dal sottosuolo del dipinto. È noto che, nei beni culturali, l'imaging in riflettanza viene tradizionalmente eseguito nel vicino infrarosso fino a 2,5 \({\upmu }\hbox {m}\) (vedi la recente revisione12) e che la riflettografia infrarossa, inizialmente dedicata a svelare i fenomeni nascosti caratteristiche come i disegni nei dipinti antichi, vengono utilizzati dai musei per supportare l'analisi dei materiali, soprattutto nei dipinti di grandi dimensioni13. Partendo da un'idea semplice e fruttuosa, Daffara et al.11 hanno dimostrato che la riflettografia può essere eseguita con ottima approssimazione nel campo del medio infrarosso termico, vale a dire nel MWIR da 3 \({\upmu }\hbox {m} \) a 5 \({\upmu }\hbox {m}\), se al sensore MWIR viene abbinata una sorgente adeguata non riscaldante. Il metodo, denominato quasi-riflettografia termica (TQR)14, è sensibile alle caratteristiche della superficie a causa del carattere non penetrante delle lunghezze d'onda MWIR quando interagiscono con i materiali delle opere d'arte15,16. Il concetto è stato successivamente adottato dalla comunità scientifica che opera nel campo della diagnostica artistica e applicato allo studio di diversi tipi di opere d'arte, ad esempio i manoscritti17.