Imagerie en Ultraviolet et Infrarouge : détecter les matériaux

Les radiations ultra-violettes (UV, de 10 à 380 nm) et infra-rouges (IR, de 380 à 25 000 nm) sont situées de part et d'autre des radiations visibles (380-780 nm). La photographie scientifique du centre utilise des radiations du proche UV à l'IR moyen (de 350 à 2000 nm).

Elle enregistre d'une part la réflexion des radiations par les matériaux constitutifs de l'oeuvre et d'autre part la fluorescence de ces matériaux. Un matériau fluorescent a la propriété d'absorber certaines longueurs d'ondes pour les restituer à d'autre longueur d'ondes.

La réflexion comme la fluorescence peuvent être caractéristiques de certains matériaux du patrimoine et permet leur identification et leur localisation.

L’examen sous ultraviolet

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.

 

 

 

 

L’examen en infrarouge

Les radiations infrarouges s’étendent au-delà du spectre visible de 780nm à 20000nm. Elles sont réfléchies ou absorbées en fonction de la nature et de l’épaisseur des matériaux, les pigments en particulier. Ainsi, la couche picturale, réfléchissante en lumière directe peut devenir partiellement transparente offrant la possibilité d’explorer les couches sous jacentes à la surface.

Deux méthodes d’examen utilisent les radiations IR et donnent des résultats complémentaires: la photographie infrarouge (780-900nm) et la réflectographie (1000-1700nm).

La photographie infrarouge

La photographie infrarouge est faite avec le même appareil photographique que pour le visible, tirant partit du fait que les capteurs CCD sont sensibles de 400 à 1000nm. Une fois l'appareil photographique défiltré (du filtre par construction anti-IR), on place un autre filtre pour n'enregistrer que les radiations IR supérieures à 900nm.

La photographie IR en réflexion dans la zone 800-1000nm permet :

- la reconnaissance des pigments : cet examen met en évidence certains repentirs ou transformations apportées par l’artiste en cours d’élaboration. Des pigments de natures différentes mais d’aspects semblables en lumière visible, réfléchissent inégalement le rayonnement IR permettant ainsi de mesurer l’importance et la profondeur des altérations et restaurations subies. Cette technique est par ailleurs utilisée pour rendre visible des signatures, dates ou inscriptions obscurcies par le temps (sous la crasse du vernis) ou volontairement dissimulées.

- détéction de dessin sous jacent : une autre application de cet examen est l’étude du dessin sous jacent (situé entre l’enduit de préparation et la couche picturale). Cet exament fonctionne dans certaines conditions : les pigments doivent être suffisamment transparents dans la gamme d’IR utilisés et peints en couche pas trop épaisse, les IR doivent pouvoir être réfléchis par une préparation claire, le matériau du dessin doit être réalisé à base de carbone, absorbant les IR et contrastant ainsi avec la préparation réfléchissant. La photographie infrarouge n’enregistrant que le proche IR, le pouvoir de pénétration des pigments à ces longueurs d’ondes est limité, ainsi les couleurs claires et peu épaisses seront traversées mais certaines couleurs comme les bleus sombres et verts à base de pigments au cuivre restent opaques.

Afin de présenter au mieux cet examen et d'en faciliter la lecture, sont fabriquées des images en fausses couleurs. On superpose sur ordinateur la photographie en lumière directe, composée des couches de rouge, vert et bleu, et l’image infrarouge. On supprime la couche du bleu puis l’infrarouge devient la couche de rouge, l’image rouge remplace la couche de vert et l’image verte celle de bleu. Le résultat donne des indications sur la nature des pigments utilisés et permet de localiser plus facilement les changements de composition effectués par le peintre.

 

 

La réflectographie infrarouge

La réflectographie est basée sur le même principe que la photo IR mais utilise un système de détection différent, sensible jusqu’à 1700nm, permettant ainsi de traverser les couleurs les plus opaques. Le matériel employé est la caméra infrarouge Osiris équipée d’un détecteur InGaAs (indium gallium arsenide), sensible de 900 nanomètre à 1700 nm et d’une résolution de 4096 x 4096 pixels. Un objectif 150mm, optimisé pour l’imagerie infrarouge est monté sur la caméra. L’éclairage est composé de deux lampes halogènes de faible puissance qui émettent des IR sans dégager trop de chaleur.

Cet examen est essentiel pour l’étude du dessin sous jacent (situé entre l’enduit de préparation et la couche picturale) et peut donner des informations sur les matériaux utilisés (substances sèches ou fluide), les instruments employés, les techniques de report (poncif, carton), l’élaboration du dessin (recherche graphique, changement, abandon de composition) et apporter des  arguments lors de questions d’attributions. Cet examen met également en évidence certains repentirs ou transformations apportées par l’artiste en cours d’élaboration. Cette technique est par ailleurs utilisée pour rendre visible des signatures, dates ou inscriptions partiellement effacées par le temps ou volontairement dissimulées.