Dürer - dettagli tecnici delle misure

Istituto di Fisica Applicata "Nello Carrara" - Firenze - Italy

Diagnosi non invasive su opere d'arte
Non-invasive analysis on works of art

Dettagli tecnici delle misure
Technical details of the measurements

Spettroscopia ad immagine Image Spectroscopy

campioni misurati: 13050 x 10900 punti (LxA)
Frequenza di campionamento spaziale: 11,3 punti/mm (289 ppi)
Campionamento spaziale: 0.088 mm
Intervallo spettrale: 400-900 nm
Risoluzione spettrale: 0.9 nm
N. bande spettrali: 576
Dinamica dati spettrali: 12 bit/pixel
Tempo di acquisizione: 4h circa
Dimensioni del file di misura calibrato: 153 GB (164,719,712,432 bytes)
Measured samples: 13050 x 10900 (WxH)
Spatial sampling: 11.3 samples/mm (289 ppi)
Spatial interval: 0.088 mm
Spectral range: 400-900 nm
Spectral resolution: 0.9 nm
Spectral bands: 576
Spectral depth: 12 bit/pixel
Acquisition time: about 4h
Size of calibrated measure file: 153 GB (164,719,712,432 bytes)

Lo scanner iperspettrale progettato e realizzato dall'IFAC-CNR è uno spettrografo a scansione che acquisisce con elevata risoluzione gli spettri della luce riflessa da tutti i punti della superficie del dipinto e li rapporta allo spettro di un diffusore bianco di riferimento (spettroscopia di riflettanza).
L’insieme dei dati può essere schematizzato sia come successione d’immagini “monocromatiche” di lunghezza d’onda crescente, sia come collezione degli spettri di riflettanza dei punti del dipinto.
Dalle immagini nel visibile si ottengono immagini colorimetricamente precise, mentre dalle immagini nell’infrarosso si ricavano informazioni sui disegni preparatori e sui ritocchi.
Dagli spettri di riflettanza si ricavano informazioni essenziali per l’identificazione dei pigmenti (vedi http://fors.ifac.cnr.it/).

Risoluzione spettrale: 0.9 nm
Campionamento spaziale: 0.88 mm
Dinamica di conversione analogico/digitale: 12 bit
Area massima di scansione: 98 cm x 98 cm (possibilità di mosaicatura per aree maggiori)
The hyperspectral scanner designed and built at IFAC-CNR is a scan spectrograph that analyzes the light reflected from all the points of the painting surface.
The acquired data can be seen either as a succession of “monochromatic” images or as a collection of the reflectance spectra of the painting points.
The spectral information is often sufficient for pigment identification (see http://fors.ifac.cnr.it/).
The reflectance values in the visible range can be used to synthesize precise color images with high spatial resolution (289 ppi).. The images obtained from the data in infrared wavelength range supply information on pentimenti and retouches (IR reflectography).

Spectral resolution: 0.9nm
Spatial interval: 0.88mm
Analog to digital conversion range: 12 bit
Max scanning area: 98 cm x 98 cm (possibility of mosaic for greater areas)

Insieme dei dati: successione di immagini monocromatiche o collezione di spettri puntuali di riflettanza.
Data collection: succession of monochromatic images or collection of the reflectance spectra of the painting points.

Spettroscopia ad immagine	Image Spectroscopy
campioni misurati: 13050 x 10900 punti (LxA) Frequenza di campionamento spaziale: 11,3 punti/mm (289 ppi) Campionamento spaziale: 0.088 mm Intervallo spettrale: 400-900 nm Risoluzione spettrale: 0.9 nm N. bande spettrali: 576 Dinamica dati spettrali: 12 bit/pixel Tempo di acquisizione: 4h circa Dimensioni del file di misura calibrato: 153 GB (164,719,712,432 bytes)	Measured samples: 13050 x 10900 (WxH) Spatial sampling: 11.3 samples/mm (289 ppi) Spatial interval: 0.088 mm Spectral range: 400-900 nm Spectral resolution: 0.9 nm Spectral bands: 576 Spectral depth: 12 bit/pixel Acquisition time: about 4h Size of calibrated measure file: 153 GB (164,719,712,432 bytes)
Lo scanner iperspettrale progettato e realizzato dall'IFAC-CNR è uno spettrografo a scansione che acquisisce con elevata risoluzione gli spettri della luce riflessa da tutti i punti della superficie del dipinto e li rapporta allo spettro di un diffusore bianco di riferimento (spettroscopia di riflettanza). L’insieme dei dati può essere schematizzato sia come successione d’immagini “monocromatiche” di lunghezza d’onda crescente, sia come collezione degli spettri di riflettanza dei punti del dipinto. Dalle immagini nel visibile si ottengono immagini colorimetricamente precise, mentre dalle immagini nell’infrarosso si ricavano informazioni sui disegni preparatori e sui ritocchi. Dagli spettri di riflettanza si ricavano informazioni essenziali per l’identificazione dei pigmenti (vedi http://fors.ifac.cnr.it/). Risoluzione spettrale: 0.9 nm Campionamento spaziale: 0.88 mm Dinamica di conversione analogico/digitale: 12 bit Area massima di scansione: 98 cm x 98 cm (possibilità di mosaicatura per aree maggiori)	The hyperspectral scanner designed and built at IFAC-CNR is a scan spectrograph that analyzes the light reflected from all the points of the painting surface. The acquired data can be seen either as a succession of “monochromatic” images or as a collection of the reflectance spectra of the painting points. The spectral information is often sufficient for pigment identification (see http://fors.ifac.cnr.it/). The reflectance values in the visible range can be used to synthesize precise color images with high spatial resolution (289 ppi).. The images obtained from the data in infrared wavelength range supply information on pentimenti and retouches (IR reflectography). Spectral resolution: 0.9nm Spatial interval: 0.88mm Analog to digital conversion range: 12 bit Max scanning area: 98 cm x 98 cm (possibility of mosaic for greater areas)
Insieme dei dati: successione di immagini monocromatiche o collezione di spettri puntuali di riflettanza. Data collection: succession of monochromatic images or collection of the reflectance spectra of the painting points.

Spettroscopia puntuale (FORS) Fiber optic Reflectance Spectroscopy (FORS)

n. 60 campioni misurati
intervallo spettrale: 350-1700nm
risoluzione spettrale: 0.8nm (350-980nm)
risoluzione spettrale: 6nm (980-1700nm)
n. campioni spettro: 776 (350-980nm)
n. campioni spettro: 118 (980-1700nm)
n. campioni totali: 894
risoluzione dati spettrali: 16 bit
measured spots: 60
spectral range: 350-1700nm
spectral resolution: 0.8nm (350-980nm)
spectral resolution: 6nm (980-1700nm)
spectral samples: 776 (350-980nm)
spectral samples: 118 (980-1700nm)
total spectral samples: 894
spectral data resolution: 16 bit

Per questo studio sono stati impiegati due spettroanalizzatori Zeiss (modelli MCS501 e MCS511 NIR 1.7) che consentono di ottenere spettri di riflettanza nell’intervallo di lunghezze d'onda dall’UV al NIR con una risoluzione spettrale di 0.8nm/pixel nell’intervallo di lunghezza d’onda 200-1000 nm (modello MCS501 UV-Vis) e di circa 6 nm/pixel nell’intervallo 900-1700 nm (modello MCS511 NIR1.7).
Lo spettroanalizzatore modello MCS501 è composto da una sorgente luminosa interna (lampada alogena da 20W con temperatura di colore di circa 3000 K, intervallo di emissione 320-2500 nm), un reticolo disperdente e un rivelatore lineare di 1024 fotodiodi al silicio. Il modello MCS511 NIR 1.7, invece, è costituito da un reticolo disperdente e un rivelatore lineare di 128 fotodiodi di Arseniuro di Indio e Gallio (InGaAs).
Per inviare e riprendere la radiazione retro-diffusa dalla superficie analizzata, è stata utilizzata una sonda semisferica (geometria di misura 2x45°/0°), realizzata su disegno dell’IFAC, con cui è possibile investigare un’area di circa 2 mm di diametro. La dimensione dell’area investigata, nel caso in cui si analizzino motivi decorativi ricchi di particolari, non sempre consente di analizzare il dettaglio cromatico di interesse con la certezza di escludere contributi dalle zone adiacenti. In questo caso, la radiazione elettromagnetica è stata inviata sull'area da investigare attraverso un fascio di fibre ottiche lineari perpendicolare alla superficie investigata (0°). La radiazione retrodiffusa dalla superficie è stata raccolta e inviata ai sensori dei due spettroanalizzatori mediante due distinti fasci di fibre lineari posti rispettivamente a 45° rispetto alla normale alla superficie investigata. La luce retrodiffusa è stata poi analizzata nelle sue componenti tramite i due reticoli disperdenti e successivamente campionata per ottenere lo spettro.
Per evitare alcun tipo di contatto tra la superficie pittorica e la sonda è stato utilizzato un foglio di mylar munito di apposito foro con diametro di circa 1 centimetro in grado di permettere il passaggio del fascio di luce inviato avente uno spot di 2 mm di diametro.
Le tecniche FORS sono impiegate per misure in situ per studio di pigmenti/coloranti costituenti stesure pittoriche.
FORS measurements were performed using two Zeiss spectroanalyzers on the investigated painting.
The spectral resolution of the two spectroanalyzers - an MCS501 model operating in the 200–1000 nm range, and an MCS511 NIR 1.7 model operating in the 900–1700 nm range - was of 0.8 and 6.0 nm/pixel, respectively.
A 99% Spectralon diffuse reflectance standard was used to calibrate the spectroanalyzers. The light source used for the range between 320–1700 nm was a tungsten-halogen lamp model CLH 500.
A specific reflectance configuration was adopted to avoid specular reflected light in the measurements: 0°/2x45° for the 320-1700 nm range. This configuration covered an area of about 2 mm in diameter at a working distance of approximately 4.5 mm. For the acquisition of these spectra, three linear bundles of anhydrous quartz fibers were used: one to convey the light to the surface under investigation (0°), and the other two to re-convey the back-scattered light to the two detectors (2x45°).

Spettro di riflettanza di misura effettuata con spettroanalizzatori Zeiss.
Reflectance spectrum acquired by using Zeiss spectroanalyzers.

Spettroscopia puntuale (FORS)	Fiber optic Reflectance Spectroscopy (FORS)
n. 60 campioni misurati intervallo spettrale: 350-1700nm risoluzione spettrale: 0.8nm (350-980nm) risoluzione spettrale: 6nm (980-1700nm) n. campioni spettro: 776 (350-980nm) n. campioni spettro: 118 (980-1700nm) n. campioni totali: 894 risoluzione dati spettrali: 16 bit	measured spots: 60 spectral range: 350-1700nm spectral resolution: 0.8nm (350-980nm) spectral resolution: 6nm (980-1700nm) spectral samples: 776 (350-980nm) spectral samples: 118 (980-1700nm) total spectral samples: 894 spectral data resolution: 16 bit
Per questo studio sono stati impiegati due spettroanalizzatori Zeiss (modelli MCS501 e MCS511 NIR 1.7) che consentono di ottenere spettri di riflettanza nell’intervallo di lunghezze d'onda dall’UV al NIR con una risoluzione spettrale di 0.8nm/pixel nell’intervallo di lunghezza d’onda 200-1000 nm (modello MCS501 UV-Vis) e di circa 6 nm/pixel nell’intervallo 900-1700 nm (modello MCS511 NIR1.7). Lo spettroanalizzatore modello MCS501 è composto da una sorgente luminosa interna (lampada alogena da 20W con temperatura di colore di circa 3000 K, intervallo di emissione 320-2500 nm), un reticolo disperdente e un rivelatore lineare di 1024 fotodiodi al silicio. Il modello MCS511 NIR 1.7, invece, è costituito da un reticolo disperdente e un rivelatore lineare di 128 fotodiodi di Arseniuro di Indio e Gallio (InGaAs). Per inviare e riprendere la radiazione retro-diffusa dalla superficie analizzata, è stata utilizzata una sonda semisferica (geometria di misura 2x45°/0°), realizzata su disegno dell’IFAC, con cui è possibile investigare un’area di circa 2 mm di diametro. La dimensione dell’area investigata, nel caso in cui si analizzino motivi decorativi ricchi di particolari, non sempre consente di analizzare il dettaglio cromatico di interesse con la certezza di escludere contributi dalle zone adiacenti. In questo caso, la radiazione elettromagnetica è stata inviata sull'area da investigare attraverso un fascio di fibre ottiche lineari perpendicolare alla superficie investigata (0°). La radiazione retrodiffusa dalla superficie è stata raccolta e inviata ai sensori dei due spettroanalizzatori mediante due distinti fasci di fibre lineari posti rispettivamente a 45° rispetto alla normale alla superficie investigata. La luce retrodiffusa è stata poi analizzata nelle sue componenti tramite i due reticoli disperdenti e successivamente campionata per ottenere lo spettro. Per evitare alcun tipo di contatto tra la superficie pittorica e la sonda è stato utilizzato un foglio di mylar munito di apposito foro con diametro di circa 1 centimetro in grado di permettere il passaggio del fascio di luce inviato avente uno spot di 2 mm di diametro. Le tecniche FORS sono impiegate per misure in situ per studio di pigmenti/coloranti costituenti stesure pittoriche.	FORS measurements were performed using two Zeiss spectroanalyzers on the investigated painting. The spectral resolution of the two spectroanalyzers - an MCS501 model operating in the 200–1000 nm range, and an MCS511 NIR 1.7 model operating in the 900–1700 nm range - was of 0.8 and 6.0 nm/pixel, respectively. A 99% Spectralon diffuse reflectance standard was used to calibrate the spectroanalyzers. The light source used for the range between 320–1700 nm was a tungsten-halogen lamp model CLH 500. A specific reflectance configuration was adopted to avoid specular reflected light in the measurements: 0°/2x45° for the 320-1700 nm range. This configuration covered an area of about 2 mm in diameter at a working distance of approximately 4.5 mm. For the acquisition of these spectra, three linear bundles of anhydrous quartz fibers were used: one to convey the light to the surface under investigation (0°), and the other two to re-convey the back-scattered light to the two detectors (2x45°).
Spettro di riflettanza di misura effettuata con spettroanalizzatori Zeiss. Reflectance spectrum acquired by using Zeiss spectroanalyzers.

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