Application of the experimental techniques Optical Microscopy, XRF, SEM-EDS and micro-Raman to the study of paintworks

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Física apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia

A utilização de técnicas físico-químicas, em particular espectroscópicas, tem auxiliado a caracterização de objectos de cariz cultural. No caso da Pintura, várias técnicas podem ser facilmente aplicadas devido às superfícies planas e polidas dos objectos. Nesta dissertação, as técnicas OM, PXRF, SEM/EDS e micro-RS são utilizadas na análise de pigmentos e ligas de ouro de um políptico de Bernardo Manuel, a última geração da Oficina de Coimbra.O uso complementar destas técnicas permitiu uma boa caracterização das obras de arte, sem as prejudicar ou colocar em risco. Assim, PXRF foi a primeira abordagem seguida, permitindo obter uma visão geral das obras de arte e seleccionar amostras para posterior extracção. Também permitiu determinar conclusivamente a presença de vermelhão e amarelo de chumbo e estanho, sobretudo em regiões vermelhas e amarelas, respectivamente, e sugeriu a utilização de pigmentos à base de cobre para colorir áreas verdes e pretas, assim como vermelhos ocres em áreas vermelhas e castanhas. A análise PXRF também sugeriu o uso de Flemish white na maioria das amostras brancas, o qual pode ter sido propositado ou consequência de uma intervenção ou ação de limpeza incorrecta.Quanto à análise micro-RS das amostras extraídas, permitiu determinar a presença de gesso nas camadas preparatórias de três pinturas, bem como a composição das camadas superficiais (material proteico ou polissacarídico) e o uso de terra verde ({terre-verte) como imprimatura de uma das pinturas. Também sugeriu a presença de pigmentos à base de carbono para obter tons de preto. Em relação ao estudo de ligas de ouro, SEM/EDS indicou a utlização de ligas com elevado grau de pureza (em geral, 23 C) em todo o políptico, o que é uma prova da importância da Oficina de Coimbra durante os seus últimos anos.Por fim, os resultados obtidos apoiam a atribuição das quatro obras à mesma Oficina/artista, embora alguns aspectos possam ter sido modificados.

Physicochemical techniques, in particular spectroscopic, have been an important tool in the characterisation of Cultural Heritage assets. In the case of paintworks, several techniques can be easily applied due to their flat and polished surfaces. In this work, the techniques OM, PXRF, SEM/EDS and micro-RS are used in the analysis of pigments and gold alloys from a polyptych by Bernardo Manuel, the last generation of painters of the Workshop of Coimbra. The complementary use of these techniques allowed a good characterisation of the artworks, without jeopardising them. As such, PXRF was the first approach selected, allowing for both an overview of the artworks and selection of the samples for extraction. It also allowed to determine conclusively the presence of vermilion and lead tin yellow, mainly on red and yellow regions, respectively, and suggested the use of copper-based pigments to colour green and black areas, as well as red ochres in red and brown areas. The PXRF analysis also suggested the use of Flemish white in most white samples, which may be have been purposeful or a consequence of an intervention or incorrect cleaning action.As for the micro-RS analysis of the samples extracted, it allowed to determine the presence of gesso on the preparatory layers of three paintings as well as the composition of the surface layers (proteinaceous or polysaccharideous media) and the use of green earth (terre-verte) as the imprimatura of one of the paintings. It also suggested the presence of carbon-based pigments to achieve black tones. Regarding the study of gold alloys, SEM/EDS indicated that a high purity alloy (in general, 23 C) was employed in the whole polyptych, which is evidence of the importance of the Workshop of Coimbra during its last stage.Lastly, the results obtained support the attribution of the four paintings to the same workshop/artist, although a few aspects seem to have been modified.