Les techniques scientifiques d’analyses sont employées afin de mieux comprendre et connaitre la composition et les éléments constitutifs d’une oeuvre. Plusieurs techniques sont développées et employées dans des laboratoires spécialisés. Elles se distinguent en deux catégories: les techniques non invasives (qui n’abime en aucun cas l’oeuvre) et les techniques invasives (qui interviennent directement sur l’oeuvre).
Les techniques scientifiques d’analyses non invasives
Radiographie par rayons X :
En pratique, l’objet est placé entre la source de rayons X et un détecteur, le faisceau de rayons X traverse l’objet de part en part, il est atténué en fonction des matériaux et des épaisseurs qu’il rencontre.
Le détecteur peut être un film argentique ou un capteur numérique, il enregistre les variations d’absorption des rayons X sous forme de nuances de gris. La lecture des clichés se fait en négatif, ainsi les plages sombres indiquent les parties de l’objet ayant peu absorbé les rayons X (zones de faibles épaisseurs et /ou matières de faible densité) et en clair celles ayant fortement absorbé les rayons X (zones de fortes épaisseurs et/ou matières de fortes densité).
Les clichés argentiques sont numérisés et assemblés par ordinateur pour reconstituer une radiographie d’ensemble de l’œuvre étudiée.
Il est à noter que les éléments présents dans un objet en 3D sont projetés sur un seul plan (le film). Par conséquent, afin de permettre une bonne interprétation des informations recueillies, il est nécessaire d’enregistrer des radiographies sous plusieurs angles d’incidences (face, profil, 3/4, dessus).
Infra rouges:
Une image en réflexion dans le proche infrarouge (IRR) est un enregistrement des rayons IR réfléchis par les matériaux de l’œuvre photographiée. Elle est en niveaux de gris et sert à comprendre les matériaux de l’œuvre. Trois techniques :
IRFC : Imagerie infrarouge fausse couleur. Les rayons infrarouges envoyés par la lampe sur l’œuvre sont réfléchis ou absorbés en fonction de la nature des matériaux et pigments, c‘est une caractéristique intrinsèque des matériaux. L’appareil photographique enregistre cette réponse aux infrarouges. Les infrarouges ont un fort pouvoir pénétrant et atteignent jusqu’au support de l’œuvre, traversant les couches de pigments. On peut alors détecter sur le support la présence éventuelle d’un dessin sous-jacent ou de transformations apportées par l’artiste en cours d’élaboration.
IRFC : L’ image IRR, fusionnée en post-production avec l’image obtenue dans le visible, permet d’obtenir une image en fausses couleurs IRFC. L’image infrarouge est placée sur la couche rouge de l’image visible et les couches rouges et vertes sont décalées. Cette image en fausses couleurs facilite la localisation et l’identification des pigments et des matériaux de l’œuvre, les changements de composition et les restaurations.
IRR : Imagerie sous infrarouge en réflexion
IRR : La prise de vue de l’œuvre est réalisée au flash électronique, dont le spectre émet dans le visible et dans l’IR jusqu’à 1000 nm. Les flashs sont positionnés à 45° de part et d’autre des tableaux. On utilise un appareil numérique défiltré, c’est-à-dire sensible jusqu’aux infrarouges. L’usage d’un filtre devant l’objectif permet de n’enregistrer que le spectre IR réfléchi par l’œuvre.
IRT : Imagerie sous infrarouge en transmission
IRT : L’image sous rayonnements infrarouges peut être réalisée en transmission lorsque une stratigraphie complexe de l’œuvre le nécessite. Les lampes sont placées à l’arrière de l’œuvre et les infrarouges transmis sont enregistrés.
Fluorescence X
Il s’agit d’une analyse ponctuelle non-invasive consistant à envoyer un faisceau de rayons X, ayant des caractéristiques déterminées et de mesurer les réponses des matériaux. La zone d’analyse sera exactement la même pour les deux techniques.
Les données pourront être traitées ensemble ou séparément. En effet, les deux méthodes d’analyse sont complémentaires.
Méthode 1 : La diffractométrie des rayons X (XRD)
La diffractométrie des rayons X (XRD) est une technique d’analyse fondée sur la diffraction des rayons X par la matière, particulièrement quand celle-ci est cristallisée. Cette méthode utilise un faisceau de rayons X qui, en rencontrant un matériau, est renvoyé dans des directions spécifiques déterminées par la longueur d’onde des rayons X et par les dimensions et l’orientation du réseau cristallin. Les données collectées par le détecteur de rayons X forment des diagrammes de diffraction, ou diffractogrammes, à partir desquels il est possible d’identifier les différents composants du matériau étudié grâce à des bases de données.
Méthode 2 : La spectroscopie de fluorescence des rayons X (XRF)
La spectroscopie de fluorescence des rayons X (XRF) consiste à détecter les rayons X, dits secondaires, émis par le matériau sous l’effet de son interaction avec un faisceau de rayons X primaires. Les rayons X incidents interagissent avec les couches électroniques des atomes composant la matière. Cette interaction génèrent des rayons X secondaires caractéristiques de la nature des atomes excités. Les données collectées par le détecteur de rayons X forment des spectres à partir des quels il est possible d’identifier les éléments chimiques composant le matériau.
UV
En photographie, on utilise les UV proches ou longs (de 350 à 380 nm). Les sources utilisées sont des tubes fluorescents «lumière noire» emettant des UV ainsi qu’un minimum de lumière visible dans les bleus.
UV en reflexion : la photographie enregistrant la reflexion des UV envoyés permet d’identifier certains pigments de peinture de chevalet.
Fluorescence sous UV dans le visible : la photographie enregistrant la fluorescence dans le visible des matériaux sous UV est très utilisée, en particulier pour les vernis. Elle permet de juger de l’importance des vernis, leur homogénéité ou inégalité, leur ancienneté et de localiser l’étendue des restaurations déjà effectuées en surface. Les repeints récents posés sur le vernis apparaissent sous forme de tâches noires contrastant avec la fluorescence du vernis, cf. image ci-après.
Pour les oeuvres peu ou pas vernies (peintures pariétales, dessins, encres, fresques), on peut observer sous UV des fluorescences colorées caractéristiques des pigments utilisés. La comparaison entre la couleur des pigments en lumière visible et leur réponse sous UV peut aider à les identifier.
Les techniques scientifiques d’analyses invasives
Prélèvements
L’étude de la couche picturale, que ce soit en peinture de chevalet ou pour les objets en relief (toutes époques et tous supports), passe quasi systématiquement par l’étude de microprélèvements. La première étape de l’étude de ces échantillons est leur observation en microscopie optique. Elle peut être réalisée sur les échantillons libres mais elle passe principalement par la réalisation de coupes stratigraphiques. Il s’agit d’inclure un fragment du prélèvement dans une résine d’enrobage puis d’abraser transversalement le bloc obtenu jusqu’à l’affleurement de l’échantillon.
Ces coupes stratigraphiques sont alors observées et photographiées à différents grossissements (X50, X100, X200, X500) permettant ainsi, par cette première approche, de visualiser les différents matériaux présents. Il est alors parfois possible, par le faciès et la couleur des grains, d’avoir une première idée des pigments employés, comme c’est le cas pour l’azurite par exemple. Mais cette observation vise principalement à observer la stratigraphie, la succession des couches appliquées sur l’œuvre pour une meilleure compréhension des techniques de mise en œuvre mais aussi des différents niveaux de polychromie. C’est notamment important dans le cas de la sculpture médiévale sur laquelle de nombreuses interventions peuvent être présentes.
source : Laboratoire du C2RMF: https://c2rmf.fr/