Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 2

В настоящее время существует множество различных методов анализа и исследования произведений искусства, основанных на использовании лазерной техники. При всем своем многообразии главное, что их объединяет, это то, что все они являются методами неразрушающего контроля (их использование абсолютно безвредно для исследуемых объектов). И если лазерные методы реставрации, о которых шла речь выше (очистка и сварка), это не альтернатива, а, скорее, хорошее дополнение к существующим реставрационным технологиям, то лазерные методы диагностики по своим возможностям во многих случаях просто не имеют себе аналогов. С этой точки зрения в перспективе именно эта область применения лазеров может оказаться наиболее востребованной при решении задач сохранения культурного наследия.

Одна из самых распространенных и перспективных технологий сегодня – это метод трехмерного лазерного сканирования [20]. Данный метод основан на использовании специальных оптических приборов – так называемых 3-D-cканеров, работающих на принципах лазерной дальнометрии (т. е. измерения расстояний с помощью лазеров). Лазерный сканер производит высокоточное (точность – доли миллиметра) измерение координат и взаимного расположения отдельных точек поверхности исследуемого предмета. На основе этих данных с помощью специальных компьютерных программ можно осуществить трехмерную реконструкцию любого объекта, начиная с самых маленьких предметов (монет, орденов, ювелирных украшений) до крупномасштабных (скульптур, зданий, археологических памятников и т. д.). Полученные в результате сканирования 3-мерные компьютерные модели отснятых объектов могут быть использованы для изготовления копий произведений искусства (в натуральную величину или с заданным коэффициентом масштабирования), а также для документирования и архивирования информации о наиболее ценных памятниках и объектах, находящихся в труднодоступных местах (например, о подземных пещерах или петроглифах в районах Крайнего Севера) [21]. Такая информация может оказаться очень полезной в случае возможной утраты или повреждения памятников в результате стихийных бедствий или покушений вандалов. Кроме того, 3-D-сканеры могут быть использованы также и для создания популярных ныне «виртуальных музеев» (объемных графических изображений экспонатов музейных коллекций, размещаемых в сети Интернет). В качестве примера см. ниже фото мраморной скульптуры и изображение ее виртуальной копии, полученное с помощью 3-мерного лазерного сканера.

В последнее время очень широкое распространение получил также метод спектроскопии лазерной искры (в англоязычной научной литературе он известен под аббревиатурой LIBS – от англ. laser induced breakdown spectroscopy), который используется для химического анализа произведений искусства [22]. Данный метод основан на измерениях спектра вторичной эмиссии, возникающей в результате облучения поверхности контролируемого объекта светом импульсного лазера. Анализируя спектр, можно фактически бесконтактно (без традиционного в таких случаях механического изъятия фрагментов поверхности исследуемого объекта на экспертизу) определить химический состав поверхностных загрязнений или материала самого памятника (например, идентифицировать пигменты красок на произведениях живописи, а также характер загрязнений каменных скульптур и металлических артефактов).

Не менее интересны и другие лазерные методы диагностики и исследования произведений искусства. В их числе можно упомянуть, например, допплеровскую виброметрию, а также голографическую и спекл-интерферометрию. С помощью этих методов можно обнаруживать скрытые механические дефекты внутри картин, икон, фресок и мозаик [7, 22–24].

И последнее, о чем следует хотя бы кратко сказать в конце данного параграфа, это абсолютно новые технологии лазерного неразрушающего контроля – терагерцовое итравидение и терагерцовая спектроскопия. Терагерцовое излучение – это область шкалы электромагнитных волн в интервале частот от 300 ГГц до 10 ТГц (что соответствует длинам волн от 30 мкм до 1 мм). Главной особенностью излучения на этих длинах волн является то, что подобно рентгеновским лучам оно может беспрепятственно проникать в самые различные материалы (ткань, пластик, камень, дерево, керамику и др.), но не вызывает эффектов ионизации. Регистрируя рассеянное терагерцовое излучение, можно «заглянуть» внутрь каменных памятников и других объектов культурного наследия. Ученые давно стремились к созданию устройств, работающих в тера-герцовом диапазоне спектра, но только успехи в развитии лазерной техники позволили реализовать такие системы на практике. В настоящее время они уже используются при решении задач сохранения культурного наследия (например, для исследования картин [25]), и нет сомнения, что эта техника будет иметь дальнейшее перспективное развитие.

Лазерный мониторинг памятников и окружающей среды