Onderzoekstechnieken - begrippenlijst

Begrippenlijst over de gebruikte onderzoekstechnieken binnen het onderzoek naar de atelierpraktijk van Van Gogh en zijn tijdgenoten.

Doorvallend licht
Als een lichtbron achter het schilderij word geplaatst, schijnt het licht door het doek heen en zijn barsten, scheurtjes, verlies van verfdeeltjes en dunne plekken te onderscheiden.
Zie ook: normaal licht, strijklichtultraviolet licht.

Gepolariseerd lichtmicroscopie (PLM)
Foto van een verfmonster gemaakt met een gepolariseerd lichtmicroscoop (PLM)Gepolariseerd lichtmicroscopie is een onderzoekstechniek die de identificatie van pigmenten en vezels mogelijk maakt. De te onderzoeken deeltjes, doorgaans tussen de 1 en 20 micron groot - kleiner dan éénduizendste deel van een millimeter - worden onder de microscoop geplaatst. Van onderaf schijnen de stralen van een lichtbron gepolariseerd door de deeltjes heen. Elk type pigment en vezel reageert verschillend op deze lichtstralen, waardoor elk afzonderlijk deeltje geïdentificeerd kan worden.
Zie ook: optische microsopieSEM-EDX, Transmissie Elektronen Microscopie (TEM)

Infraroodreflectografie
Schematische voorstelling van de werking van infraroodreflectografieEen veelgebruikte techniek in het schilderijenonderzoek is infraroodreflectografie. Deze techniek maakt gebruik van het onzichtbare, warme infrarode licht. Hiermee kan de onderzoeker het schilderij onder de waarneembare oppervlakte bestuderen. Op deze manier kan bijvoorbeeld de eventuele ondertekening worden waargenomen. Dit is de schets die de schilder vooraf op de grondlaag aanbrengt als basis voor de schildering.

Infraroodlicht dringt gedeeltelijk door de bovenste verflagen heen en wordt in meer of mindere mate gereflecteerd en geabsorbeerd door koolstof in de ondertekening. Op een opname van een infraroodcamera - het infraroodreflectogram - is de tekening zichtbaar in grijstonen. De infraroodreflectografie kan ook informatie verschaffen over de gebruikte pigmenten, en latere restauraties.

  Vincent van Gogh 91853-1890), Gezicht op Parijs vanuit Theo's appartement in de Rue Lepic, 1887, Van Gogh Museum, Amsterdam (Vincent van Gogh Stichting)          Infraroodreflectogram van 'Gezicht op Parijs vanuit Theo's appartement in de Rue Lepic', waarop lijnen te zien zijn van een tekenhulpmiddel voor het creëren van perspectief (aangegeven met rode pijlen).

Voorbeeld van een opname van een infraroodcamera (rechts) van Gezicht op Parijs vanuit Theo's appartement in de Rue Lepic (links). In het infraroodreflectogram zijn lijnen te zien van een perspectiefraam.

Microscopie
Onderzoekers van het Van Gogh Museum en het ICN bekijken de penseelstreken van 'Zelfportret met strohoed' (1887) van Vincent van Gogh door een microscoopDe microscoop is een optisch hulpmiddel. Het apparaat maakt gebruik van lenzen om details van een object te zien die voor het menselijk oog onzichtbaar zijn. De mate van bruikbare (‘scherpe’) vergroting in een microscoop hangt samen met de golflengte van het aanwezige licht en de kwaliteit van de lenzen. Met een optische microscoop - zelfs één met perfecte lenzen en belichting - kunnen alleen objecten worden bestudeerd die groter zijn dan de helft van de golflengte van wit licht. Dat betekent in de praktijk dat de grens ligt bij een vergroting van ongeveer 1000 keer. Om kleinere deeltjes te onderscheiden is een hogere vergroting nodig, dus een belichting met een kortere golflengte. Dat kan in elektronenmicroscopen met elektromagnetische lenzen en speciale detectoren. De ‘belichting’ in deze microscopen bestaat uit energierijke elektronen.

Zie ook: optische microsopie, gepolariseerd lichtmicroscopie (PLM), scannende elektronenmicroscoop (SEM-EDX), Transmissie Elektronen Microscopie (TEM)

Monstername

Na bestudering van het verfoppervlak kunnen microscopisch kleine verfmonsters - niet groter dan een speldenpunt - uit het schilderij worden genomen. Deze gaan dwars door de lagen vernis, verf en grondering van het schilderij. Aangezien het nemen van een monster een definitieve verwijdering betekent van een gedeelte van de verflaag, wordt deze techniek spaarzaam toegepast. Zo’n dwarsdoorsnede kan helpen om de samenstelling en opbouw van verflagen te onderzoeken.

Om het verfmonster te prepareren voor onderzoek wordt het in een klein blokje kunsthars gegoten. Na het uitharden, afslijpen en polijsten blijft van het blokje een flinterdun plakje over. Hierin zijn de verflagen aan het oppervlak zichtbaar. Een lichtmicroscoop maakt een vergroting van 100 tot 1000 keer van het verfmonster. De onderzoeker bekijkt het monster bij normaal en ultraviolet licht en kan zo de opbouw van de verflagen én aparte pigmentkorreltjes bestuderen.

Het verfmonster wordt met een klein mes uit het schilderij 'gesneden'.

Een ragfijn penseel tilt het verfmonster van het doek

Het verfmonster gaat in een speciaal monsterbuisje

                 
 Na het gieten in hars, afslijpen en polijsten is de dwarsdoorsnede is klaar voor onderzoek onder de microscoop  Voorbeeld van een dwarsdoorsnede van een verfmonster, waaruit de gelaagdheid van het schilderij blijkt. Van onder naar boven zijn de lagen grondering, verf en vernis te zien

Nanotechniek met de Focused Ion Beam (FIB)
De tamelijk nieuwe nanotechniek stelt onderzoekers in staat verfmonsters te prepareren voor de Transmissie Elektronen Microscoop (TEM). De techniek maakt gebruik van een Focused Ion Beam (FIB), een straal gerichte ionen. Een ion is een atoom of meerdere atomen die elektrisch geladen zijn door elektronen. Met de ionenstraal kan een verfmonster zeer precies worden ‘uitgefreesd’. Daardoor is het mogelijk veel exacter de plaats te bepalen van de uitsnede in een verfmonster, evenals de dikte van die uitsnede. Dat gebeurt tot op een paar nanometer nauwkeurig (1 nanometer = een miljoenste millimeter). Met de nanotechniek zijn problemen te vermijden die kunnen optreden bij de traditionele preparatiemethode, zoals afbrokkelen van het verfmonster. De techniek maakt op bijna atomair niveau details zichtbaar van de morfologie (vorm), chemische structuur en samenstelling van de verschillende pigmenten en bindmiddelen in de verf.

FIB-uitsnede uit het originele verfmonster van Van Goghs 'Brug in de regen', 1887

Van een dwarsdoorsnede van het originele monster uit de gronderingslaag van Brug in de regen is een FIB-uitsnede gemaakt. Op de eerste foto is de plek van de uitsnede omcirkeld (SEM-beeld). De tweede foto toont een overzicht van de uitsnede gemaakt met TEM. De derde foto is een TEM-beeld van het omcirkelde gebied uit de tweede foto, waarop een concentratie van het pigment beenderzwart te zien is.


Normaal licht
Het onderzoek naar een schilderij begint altijd met het blote oog en bij normaal licht. Deze directe bestudering van het schilderij blijft het uitgangspunt voor het gehele onderzoek: de standaard waarmee alle verdere onderzoeksresultaten worden vergeleken. Met een vergrootglas of microscoop kan de onderzoeker details vergroten en aspecten als penseelstreken, barsten en vingerafdrukken in de verflaag bestuderen.

Zie ook: strijklicht, doorvallend licht, ultraviolet licht.

Optische microscopie
Om de bovenste laag van een schilderij te bestuderen, maken onderzoekers gebruik van een optische microscoop. Er zijn verschillende soorten microscopen, variërend van kleine formaten die 3 tot 10 keer vergroten en exemplaren die tot 50 keer kunnen vergroten. De optische vergrootlenzen helpen met het in kaart brengen van de conditie en bepaalde materiële aspecten van het schilderij. Ze maken details van penseelstreken, de aard van de pigmenten, de textuur van de verflaag, restauraties en beschadigingen zichtbaar. Met behulp van een aan de microscoop bevestigde camera kunnen van het sterk vergrote beeld zogeheten microfoto’s worden genomen.

Vincent van Gogh (1853-1890), Herfstlandschap met vier bomen, 1885, Kröller-Müller Museum, Otterlo

Detail penseelstreek van 'Herfstlandschap met vier bomen'

Detail penseelstreek van 'Herfstlandschap met vier bomen'

Detail penseelstreek van 'Herfstlandschap met vier bomen'

 Zie ook: gepolariseerd lichtmicroscopie (PLM), SEM-EDX, Transmissie Elektronen Microscopie (TEM).

Röntgen
Röntgenonderzoek wordt net als infraroodreflectografie ingezet om het materiaal onder de bovenste verflaag te bekijken. Het principe is bekend uit de geneeskunde, waar röntgenfoto’s worden gebruikt om het inwendige lichaam te onderzoeken. Röntgenstraling is elektromagnetische straling die een kortere golflengte heeft dan zichtbaar licht. Daarom dringt röntgenstraling vrij gemakkelijk door weefsels heen en wordt het tegengehouden (geabsorbeerd) door materialen met een grotere dichtheid. Pigmenten met zware metalen absorberen dus meer röntgenstraling dan andere pigmenten. Op röntgenfoto’s zijn deze verschillen zichtbaar: dikker aangebrachte verftoetsen of penseelstreken met verf die zware metalen bevat, zijn lichter of zelfs helemaal wit. Met röntgenfoto’s kunnen mogelijke wijzigingen tijdens het schilderproces - zoals overschilderingen - worden opgespoord.
Zie ook: Hergebruik van materialen - Manden met aardappels

SEM-EDX (Scanning Electron Microscopy - Energy Dispersive analysis of X-radiation)
Een scannende elektronenmicroscoop bestraalt een vooraf gekozen gebied van het verfmonster met een zeer smalle bundel van energierijke elektronen. Het monster weerkaatst een deel van de elektronen. Daarmee kan het oppervlak van het monster op een scherm in beeld worden gebracht. Bijvoorbeeld in de vorm van een zogenaamd BEI, een ‘Backscattered Electron Image’ (letterlijk: ‘afbeelding van teruggekaatste elektronen’). Een ander deel van de elektronen verliest energie door de wisselwerking met de atomen in het verfmonster, waarbij onder meer röntgenstraling wordt opgewekt. Elk scheikundig element reageert op de elektronen met een andere hoeveelheid van deze röntgenstraling. Vastgelegd in een ‘spectrum’ kan uit de pieken röntgenstraling worden opgemaakt welke elementen in het monster aanwezig zijn en daaruit kan vervolgens worden afgeleid welke pigmenten er zijn gebruikt.

Schetsmatige weergave van de werking van SEM-EDX (afbeelding: Rob Bouwman / Shell Nederland)

SEM van het originele verfmonster van Vincent van Goghs Oevers van de Seine, 1887.EDX-spectrum (grafiek) van het omcirkelde gebiedje laat het spectrum zien van lood (Pb).


Het SEM-beeld van het originele verfmonster van Vincent van Goghs Oevers van de Seine (1887) laat een pure loodwit-grondering zien. De grondlaag is waarschijnlijk door Van Gogh zelf op het doek aangebracht en wijkt af van de grondering die meestal wordt gevonden in commercieel geprepareerde doeken. Daarin is het loodwit vaak gemengd met goedkopere vulstoffen en is de grondlaag dikker aangebracht. EDX is gebruikt om de samenstelling van de grondlaag te bevestigen. De grafiek toont het EDX-spectrum van het omcirkelde gebiedje. Dit laat inderdaad het karakteristieke spectrum zien van lood (Pb).
Zie ook: optische microsopie, gepolariseerd lichtmicroscopie (PLM), Transmissie Elektronen Microscopie (TEM)

Strijklicht
Kijken bij strijklicht is na kijken bij normaal licht een volgende stap in het onderzoek naar een schilderij. Door een lichtbron aan de zijkant van het schilderij te plaatsen, ‘strijkt’ het licht over het verfoppervlak. Deze methode vormt een hulpmiddel bij het onderzoek naar de verftextuur. 

Vincent van Gogh (1853-1890), Populierenlaan in de herfst, 1884, Van Gogh Museum, Amsterdam  'Populierenlaan in de herfst' bij strijklicht  Detail van 'Populierenlaan in de herfst' bij strijklicht: de verftextuur is goed zichtbaar

Zie ook: normaal licht, doorvallend licht, ultraviolet licht.

Transmissie Elektronen Microscopie (TEM)
In elektronenmicroscopen, met elektromagnetische lenzen en speciale detectoren, kunnen zeer kleine deeltjes worden onderzocht. Een Transmissie Elektronen Microscoop versnelt elektronen in een vacuüm, totdat hun golflengte extreem kort is. Een bundel van deze versnelde elektronen wordt gericht op een zeer dun verfmonster (zie nanotechniek met FIB). Het monster absorbeert een deel van deze straling of laat deze juist door. Zo kan de detector achter het verfmonster een gedetailleerde afbeelding maken van de vergroting (tot circa één miljoen keer). Met deze techniek kunnen zelfs objecten met een afmeting van 1 atoom worden bestudeerd.

TEM van het originele verfmonster van Vincent van Goghs Oevers van de Seine, 1887Dit verfmonster is ongeveer 12 micron dun: twaalfduizendste millimeter! Op deze manier bestudeerd, wordt duidelijk dat de grote deeltjes een complexe poreuze structuur hebben. De regelmatig verdeelde minuscule witte pigmentdeeltjes zijn afkomstig uit het bindmiddel.

Zie ook: optische microsopie, gepolariseerd lichtmicroscopie (PLM), scannende elektronenmicroscoop (SEM-EDX).

Ultraviolet licht

De scheikundige elementen waaruit pigmenten, bindmiddelen en vernissen bestaan, lichten in ultraviolet licht op in verschillende fluorescerende kleuren. Elke kleur is een indicatie voor een specifiek element. Op die manier laten verschillende pigmenten en soorten vernis zich identificeren. Ultraviolet licht kan ook dienen om latere restauraties te onderscheiden. Deze lichten namelijk heel anders op dan de oorspronkelijke verflaag.

Vincent van Gogh (1853-1890), Kop van een vrouw, 1885, Van Gogh Museum, Amsterdam (Vincent van Gogh Stichting)

          'Kop van een vrouw' in ultraviolet licht

Rechts het schilderij Kop van een vrouw in ultraviolet licht. Het harshoudende vernis licht op in groenblauwe fluorescentie. De donkere plekken zijn veroorzaakt door vernisafname voor onderzoek en tonen de fluorescentie van de olieverf onder de vernislaag.

Zie ook: normaal licht, strijklicht, doorvallend licht.

Copyright 2005-2014 - Van Gogh Museum | Colofon | Disclaimer | Links