Couleur de la matière picturale : caractérisation des pigments et des mélanges de pigments, effets induits par l'adjonction de liant et de charges

Color of pictorial layers in works of art : characterization of pigments and pigments mixture, modifications due to the addition of binder and extenders

• Auteur / Autrice : Guillaume Dupuis
• Direction : Michel Menu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Optique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Oeuvres d'art

Pigments minéraux

Spectrophotométrie

Mesure non invasive

Analyse quantitative

Kubelka-Munk

Absorption

Diffusion

Résumé

Nous avons utilisé la spectrophotométrie pour caractériser les couches picturales des Œuvres d'art. L'identification de pigments à partir de ce type de mesures repose sur la comparaison avec une base de données de références. Au sein du c2rmf, la base de données est composée des spectres de réflectance de pigments purs en poudre. Une couche picturale est au contraire constituée de pigments mélangés et dispersés dans un liant. Ces caractéristiques des couches picturales ont permis de distinguer deux axes de recherche. Dans un premier temps, nous avons modélisé les couches picturales selon l'approche de kubelka-munk afin de caractériser les mélanges de pigments. Pour la majorité des échantillons de gouaches étudiés, les composants de mélanges binaires ont été identifiés par traitement numérique des spectres. Une fois la nature des composants déterminée, il a été possible d'en retrouver les proportions. Les résultats obtenus sur les échantillons modèles ont pu être adaptés au cas d'une Œuvre d'art. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à l'effet de l'adjonction de liant en étudiant des couches picturales réalisées selon une technique traditionnelle. La concentration en pigments et le nombre de couches de matière varient selon les échantillons. Ces derniers ont été étudiés parallèlement en spectrophotométrie, en diffractométrie x et en microfluorimétrie x. Les résultats obtenus concordent. L'aboutissement de ce travail devrait permettre aux scientifiques de la conservation d'envisager la spectrophotométrie comme une technique d'analyse de la matière picturale, qualitative et quantitative, ne nécessitant pas de prélèvement, sans contact et réalisable in situ.

We used diffuse reflectance spectroscopy in the visible range to characterize pictorial matter in works of art. Identification processes using reflectance spectroscopy usually involve a spectra database. Our database is made up with the spectra of dry powdered pigments. However, most of the pictorial layers cannot be modeled as a single dry powdered pigment : pigments are usually used in mixtures and spread in a binder. Kubelka-munk theory has appeared to be the most relevant tool to describe the path of light through pictorial layers. Assuming linear variations of the absorption and scattering coefficients, this theory has enabled a quantitative interpretation of reflectance spectra. In most cases, numerical treatment of measurements performed on a binary mixture leads to the identification of the components of the mixture. Once the components are identified, their respective proportions can systematically be evaluated. We had the opportunity to apply these results on a work of art: the annunciation virgin by giovanni di paolo. The influence of the binder was studied using painting samples with various pigment volume concentrations. The samples were studies via spectrophotometry, x-ray diffractometry and x-ray microfluorimetry. The results obtained by these techniques are in good agreement. The outcome of this research work should enable conservation scientists to see the performances of diffuse reflectance spectroscopy as an analytical technique that provides both qualitative and quantitative analyses of the components of pictorial matter. Besides, measurements are non-invasive, without any contact and can be implemented in situ.