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RÉSUMÉ
Les techniques de spectroscopie d'absorption X (XANES et EXAFS) sont de plus en plus utilisées pour l'analyse des matériaux anciens et artistiques. Cet article fait une présentation générale des différents objets et matériaux étudiés à l'aide de ces méthodes. Les matériaux amorphes (verres et céramiques) ont été les premiers à bénéficier de ces nouveaux outils. Ensuite, les exemples se sont diversifiés, allant des métaux aux bois, en passant par les pigments. Les avantages de ces techniques sont illustrés, ainsi que des développements instrumentaux récents offrant à ces outils de nouvelles capacités.
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The X-ray absorption spectroscopy techniques(XANES et EXAFS) are increasingly used fro the analysis of ancient and artistic materials. Amorphous materials (glass and ceramics) have been the first to benefir from these new tools. Examples then diversified from metals to woods and including pigments. The advantages of such techniques are illustrated as well as recent instrumental developments providing these tools with new capabilities.
Auteur(s)
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Marine COTTE : HDR en chimie, Docteur en chimie de l'université Pierre et Marie Curie, Agrégée de chimie - Chargée de recherche détachée du CNRS, LAMS (laboratoire d'Archéologie Moléculaire et Structurale) UMR-8220 - Chef du groupe imagerie et responsable de la ligne de lumière ID21, au synchrotron européen de Grenoble (European Synchrotron Radiation Facility)
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Émeline POUYET : Étudiante en thèse à l'université Joseph Fourier, Grenoble, au synchrotron européen de Grenoble (European Synchrotron Radiation Facility)
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Marie RADEPONT : Étudiante en thèse à l'université d'Anvers et l'université Pierre et Marie Curie, Paris VI, LAMS (laboratoire d"Archéologie Moléculaire et Structurale) UMR-8220
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Jean SUSINI : Docteur en chimie-physique de l'université Pierre et Marie Curie - Directeur de la Division Instrumentation au synchrotron européen de Grenoble (European Synchrotron Radiation Facility)
INTRODUCTION
Les techniques de spectroscopie d'absorption X (XANES et EXAFS) sont de plus en plus utilisées pour l'analyse des matériaux anciens et artistiques. Cet article fait une présentation générale des différents objets et matériaux étudiés à l'aide de ces méthodes. Les matériaux amorphes (verres et céramiques) ont été les premiers à bénéficier de ces nouveaux outils. Ensuite, les exemples se sont diversifiés, allant des métaux aux bois, en passant par les pigments. Les avantages de ces techniques sont illustrés, ainsi que des développements instrumentaux récents offrant à ces outils de nouvelles capacités.
X-ray absorption spectroscopy techniques (XANES and EXAFS) are increasingly used for the analysis of ancient and artistic materials. This article gives a wide view of the different objects and materials that can be analysed with these methods. Amorphous materials (such as glass and ceramics) were the first to benefit from these new tools. Then, various other materials, from metals to woods, through pigments, were also analysed similarly. The advantages of these techniques are presented as well as recent instrumental developments offering new capabilities to these methods.
spectroscopie d'absorption X ; XANES ; EXAFS ; matériaux du patrimoine ; synchrotron ; matériaux artistiques
X-ray absorption spectroscopy, XANES ; EXAFS ; cultural heritage ; synchrotron ; artistic material
Domaine : Techniques d'analyses appliquées aux œuvres d'art
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Spectroscopie d'absorption X (XANES et EXAFS)
Domaines d'application : Matériaux du patrimoine
Principaux acteurs français : Synchrotron français SOLEIL et synchrotron européen ESRF
Pôles de compétitivité :
Centres de compétence :
Industriels :
Autres acteurs dans le monde : tous les synchrotrons dans le monde, avec une forte activité en Allemagne (BESSY, DESY) et aux États-Unis (SSRL, APS, ALS).
Contact : [email protected]
L'expertise technique et scientifique de référence
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Pigments et peintures3. Verres et céramiques
3.1 Composition et techniques de fabrication des verres et céramiques
Verres et céramiques sont deux des plus anciens matériaux fabriqués par l'homme. La céramique, qui vient du grec keramon signifiant argile ou vaisselle, est un terme qui désigne aussi bien l'art que l'objet. Considérée comme l'un des principaux marqueurs de l'archéologie, depuis le paléolithique jusqu'à nos jours, elle est un des mobiliers archéologiques les plus complexes et les plus étudiés dans ce domaine. Ces pièces se composent d'une matrice argileuse, d'inclusions non plastiques et d'un éventuel revêtement tel qu'un engobe, un vernis, une glaçure, etc. Les études céramologiques s'y rapportant se doivent donc d'être variées afin de comprendre leur histoire technique. Si de nombreuses études physico-chimiques sont réalisées sur les pâtes et dégraissants utilisés dans les céramiques, les couvertes de ces dernières sont souvent un traceur clé de leur histoire. Celles-ci, en plus de véhiculer les valeurs stylistiques spécifiques de leur époque (coloration, brillance..), se devaient d'être pratiques en rendant la pièce étanche et en facilitant son nettoyage.
HAUT DE PAGE3.2 Intérêt des analyses XAS des verres et céramiques
Si les verres et les couvertes de céramique sont ici regroupés dans un seul et même chapitre, c'est que la majorité des mesures XAS sur ces matériaux s'intéresse à des procédés de fabrication qui leur sont semblables. Toutefois, il faut garder à l'esprit que verres, glaçures et revêtements vitreux ou cristallins des céramiques sont issus de divers procédés d'élaboration et englobent de nombreux types de pièces artistiquement et techniquement différents. Leur structure désordonnée et isotrope ne présentant pas de réseau cristallin régulier, à l'inverse des cristaux, en fait parfois des matériaux à part pour lesquels certaines méthodes d'investigation classiques, comme la diffraction des rayons X, ne peuvent être utilisées. Cela explique pourquoi notre connaissance de la structure vitreuse s'appuie sur des méthodes d'investigation d'ordre local dans les matériaux, telles que les techniques de spectroscopie vibrationnelle ou encore de spectroscopie XAS. C'est aussi la raison pour laquelle les verres ont été...
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Verres et céramiques
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BERTRAND (L.), COTTE (M.), STAMPANONI (M.), THOURY (M.), MARONE (F.), SCHÖDERG (S.) - * - Development in synchrotron studies of ancient and historical materials.
-
(2) - COTTE (M.), SUSINI (J.), DIK (J.), JANSSENS (K.) - Synchrotron-based X-ray absorption spectroscopy for art conservation : looking back and looking forwards. - Accounts of Chemical Research, 43(6), p. 705-714 (2010).
-
(3) - SCHOFIELD (P.F.), CRESSEY (G.), WREN HOWARD (W.), HENDERSON (C.M.B.) - Origin of color in iron and manganese containing glasses investigated by synchrotron radiation. - Glass technology, 36(3), p. 89-94 (1995).
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(4) - NAKAI (I.), MATSUNAGA (M.), ADACHI (M.), HIDAKA (K.I.) - Application of XAFS in archaeology. - J. Phys. IV, 7(2), p. 1033-1034 (1997).
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(5) - ARLETTI (R.), VEZZALINI (G.), QUARTIERI (S.), FERRARI (D.), MERLINI (M.), COTTE (M.) - Polychrome glass from Etruscan sites : First non-destructive characterization with synchrotron μXRF, μXANES and XRPD. - Applied Physics A, 92, p. 127-135 (2008).
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