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 Wissenschaftsdienst
Jg. 3, Nr. 1, Sept. 2002

TU Berlin Wissenschaftsdienst der TU Berlin
Ausgabe Jg. 3 / Nr. 1 / September 2002

Chemie
Mit dem Röntgenauge auf Museumstour

Nicht nur Handys, auch Röntgenanlagen folgen dem Trend und werden immer kompakter. Damit können mobile Mikro-Röntgenfluoreszenzspektrometer in Museen transportiert werden, um empfindliche Exponate vor Ort zu untersuchen. Für sie war bislang der Gang ins herkömmliche Röntgenlabor zu riskant und aufwendig. Ob Maleremaille, Gemälde, Glasfluss oder Metallobjekte das Röntgenlicht enthüllt die Zusammensetzung jeder anorganischen Verbindung und auch geschickt angefertigte historische Fälschungen.

Chemiker der TU Berlin haben zusammen mit Kunsthistorikern und Geräteentwicklern aus Berlin-Adlershof im Rahmen eines Verbundprojektes mit dem Bundesministerium für Bildung und Forschung, der intax GmbH und der Institut für Gerätebau GmbH das Spektrometer ArtTAX entwickelt, mit dem beispielsweise über die Zusammensetzung der Objekte Hinweise zum Alter von Kunstobjekten gesammelt werden können.

Die Mikro-Röntgenfluoreszenzanalyse ermöglicht es, die elementare Zusammensetzung eines Stoffes festzustellen. Das neue Gerät ist mobil einsetzbar und erlaubt die zerstörungsfreie Untersuchung fragiler Stücke. Es kann in jedem Museum aufgebaut werden und eine wenige Millimeter dicke Bleiwand schützt dabei die Untersucher vor Strahlung. Der Spektrometerkopf besitzt eine neuartige Röntgenoptik, mit der der anregende Strahl extrem auf unter einen zehntel Millimeter gebündelt wird.

Das ArtTAX bestrahlt die Oberfläche der Kunstobjekte mit einem Röntgenstrahl, der das Material anregt, selbst eine Röntgenstrahlung auszusenden. Jedes Element zeigt eine andere Wellenlänge, besonders schwere Elemente wie Metalle, beispielsweise Blei, können durch den Röntgenbeschuss gut nachgewiesen werden. Die integrierte Kamera zeigt eine Abbildung der zu untersuchenden Probenregion. Die exakte Position des Röntgenstrahls auf der Probe sowie der genaue Abstand zwischen Objekt und Spektrometer wird mit Hilfe dreier Dioden bestimmt. Das Gerät erfasst die Strahlung mit einem Röntgendetektor, der ursprünglich für die Marsmission der NASA entwickelt wurde. Der Detektor besitzt den immensen Vorteil, das er ohne Kühlung durch flüssigen Stickstoff auskommt.

Eingesetzt wurde das ArtTAX zum Beispiel für die Altersbestimmung von Limosiner Maleremaille aus dem späten 15. bis zum frühen 17. Jahrhundert. Die Emaillearbeiten auf Kupfertafeln oder -gefäßen zeigen eine detaillierte und mehrfarbige Darstellung. Zur Zeit des Historismus im 19. Jahrhundert waren diese Stücke sehr beliebt und erzielten bei Händlern und auf Auktionen hohe Preise. Kein Wunder, dass in dieser Zeit viele Fälschungen und Kopien entstanden. Da die meisten dieser Stücke durch die Spannung und Korrosion der Emaille äußerst empfindlich sind, ist ein Transport in ein Labor oft nicht möglich.

Als die Forscher anfingen, sich einen Überblick über die in den verschiedenen Jahrhunderten verwendeten Rezepturen zu verschaffen, stellten sie fest, dass es bestimmte Stoffe gibt, die sich als Zeitmarker eignen, da sie erst ab einer bestimmten Zeit verwendet wurden. So wurde das Element Chrom seit dem Jahr 1802 verwendet und nach 1830 wurde Uran absichtlich dem Glas zugesetzt. Die Kopien aus dem 19. Jahrhundert enthalten in ihrem Glasanteil ausnahmslos hohe Bleioxid-Gehalte, während die Stücke aus der Renaissance überwiegend bleifrei sind.

Das Spektrometer ArtTAX ist mit entsprechender Software versehen und wird mittlerweile in Serie produziert. Es steht so einem breiten Anwenderkreis zur Verfügung, zu dem Gemälde-, Musikinstrumenten- und Kunstgewerbesammlungen gehören, die eine eigene wissenschaftliche Abteilung haben, die Materialanalysen benötigen, um ihre Objekte besser restaurieren zu können.

Datenbank

Forschungsprojekt: Entwicklung eines mobilen Gerätes zur Mikro-Röntgenfluorenszenzanalyse: Zerstörungsfreie Untersuchungen zur Chronologie Limosiner Maileremaille
Ansprechpartner: Dipl.-Chem. Stefan Röhrs, E-Mail: roeh0530@mailszrz.zrz.tu-berlin.de, Tel: 030/314-23741; Fax: 030/314-21106
Kontakt: TU Berlin, Institut für Chemie, Straße des 17. Juni 135, 10623 Berlin
Forschungsgebiet: Einsatz neuer Technologien in den Geisteswissenschaften
Finanzgeber: BMBF (Bundesministerium für Forschung und Bildung)
Das Gerät im Verkauf: www.intax-berlin.de/de/3/2
Funktionsweise Röntgenfluoreszenz: www.geomar.de/zd/labs/xrf/funktionsweise.htm

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