Caracterização das propriedades ópticas de camadas pictóricas

Abstract

O controle da estabilidade e a precisão das medidas hiperespectrais vem sendo amplamente discutido à medida que essas análises se popularizam em diferentes setores industriais, como o setor de controle de qualidade, e em diferentes institutos de pesquisa sobre o patrimônio cultural. O trabalho aqui desenvolvido faz parte do projeto “DigiPi – Digital pigment: From colour in Cultural Heritage to industrial requirement in spectral metrology”. O objetivo desse projeto é melhorar o controle, a estabilidade e a precisão das medições hiperespectrais através da determinação de novas expressões de medida de distâncias espectrais e da validação destas expressões pela análise e modelização das propriedades óticas de camadas pictóricas. Este trabalho visou determinar os índices de refração e coeficientes de absorção de certos pigmentos históricos (hematita, malaquita e magnesita) utilizados na produção de camadas pictóricas, além de fabricar e analisar essas camadas alterando diferentes parâmetros de fabricação. As propriedades ópticas dos pigmentos foram medidas pelo método de imersão e as das camadas pictóricas por espectrofotometria. Não foi possível determinar as constantes ópticas dos pigmentos estudados pelo método de imersão. Para facilitar o tratamento e análise dos dados provenientes das análises por espectrofotometria, um programa foi desenvolvido em Python para facilitar a criação e análise de uma extensa base de dados contendo espectros de reflexão e transmissão de diversas camadas pictóricas. Neste trabalho são detalhados os resultados dos ensaios de determinação da influência da espessura das camadas de hematita a influência da concentração de malaquita sobre as propriedades ópticas das camadas pictóricas. Finalmente, indicações de possíveis novos métodos para determinar as constantes óticas dos pigmentos são dadas assim como sugestões para incrementar ainda mais a base de dados desenvolvida.

The control of the stability and accuracy of hyperspectral measurements has been widely discussed as these analyses become popular in different industrial sectors, such as the quality control sector, and in different cultural heritage research institutes. The work developed here is part of the project "DigiPi - Digital pigment: From colour in Cultural Heritage to industrial requirement in spectral metrology". The aim of this project is to improve the control, stability and accuracy of hyperspectral measurements by determining new expressions for measuring spectral distances and validating these expressions by analyzing and modeling the optical properties of pictorial layers. The present work aimed to determine the refractive indexes and absorption coefficients of certain historical pigments (hematite, malachite and magnesite) used in the production of pictorial layers, in addition to manufacturing and analyzing these layers by changing different manufacturing parameters. The optical properties of the pigments were measured by the immersion method and those of the pictorial layers by spectrophotometry and hyperspectral imaging. It was not possible to determine the optical constants of the pigments studied by the immersion method. In order to facilitate the treatment and analysis of data from spectrophotometry analyses, a Python program was developed and allowed the creation and easy analysis of an extensive database containing reflection and transmission spectra of several pictorial layers. In this work the results of the tests to determine the influence of the thickness of the hematite and the influence of the malachite concentration on the optical properties of their pictorial layers are detailed. Finally, indications of possible new methods to determine the optical constants of the pigments are given as well as suggestions to further enhance the developed database.