Spectromètre optique

Dans le cas d’un matériau opaque, une source lumineuse est positionnée à 45° et le spectromètre est à la verticale (0°). Le spectromètre est d’abord calibré sur une référence (spectralon). Placé sur le matériau à mesurer, il enregistre en quelques millisecondes  la quantité de photons renvoyés par diffusion,  la lumière étant partiellement absorbée et diffusée par le matériau en fonction de sa nature physico-chimique. La zone de mesure va de 0,5 mm2 à 1 cm2 suivant les instruments. La mesure est représentée par une courbe d'énergie lumineuse relative en fonction des longueurs d’ondes en nm (ou en fonction des 1/cm pour les chimistes), appelée courbe de réflectance. 

Reconnaissance de matériaux par comparaison:
Pour identifier un matériau, on compare la courbe de réflectance, signature physico-chimique du matériau, à celle de matériaux de référence.En cas de mélange, un algorithme dédié doit être appliqué, ils sont partiellement développés pour les mélanges à 2 matériaux colorés et non encore disponibles pour les mélanges à 3 matériaux.

Spectrocolorimétrie:
A partir de la courbe de réflectance du matériau, de la courbe d'émission de la source et de la modélisation de la vision d’un observateur standard, une formule mathématique de colorimétrie permet de chiffrer une couleur perçue par un humain. Le modèle CIE de 1976 permet ainsi de mesurer la clarté L*, la valeur rouge-vert a* et la valeur jaune-bleu b*. 

La spectrométrie optique est utilisée dans la conservation du patrimoine pour plusieurs applications:

• La caractérisation de la couleur pour un constat d’état, une comparaison ou bien évaluation d’un traitement.
• La caractérisation d’un matériau par comparaison de sa réponse (dans l’UV, le visible et/ou l’IR) avec les bases de données de matériaux connus (pigments, colorants, liants…).
• La caractérisation des mélanges ou superposition de matériaux, en traitant la courbe avec des algorithmes de démélange. Ces derniers sont nouveaux et fonctionnent dans certains cas seulement.

Les principaux avantages : 

• Facilité de mise en œuvre
• Transportabilité
• Non invasif et sans contact.
• Permet de repérer directement certains matériaux aux caractéristiques optiques spécifiques
• Permet de chiffrer la couleur perçue avec certitude.

Les principaux inconvénients :

• Réponse non univoque de certains matériaux seuls ou en mélange, pour lesquels la spectrométrie optique ne permet pas l’identification.

Le C2RMF possède plusieurs spectromètres optiques, dont la résolution spectrale (1 à 5 nm), la taille de la zone de mesure (0,3 mm à 1 cm), la géométrie de mesure (45/0° ou sphère intégrante) et la gamme de longueurs d’ondes (visible / IR) mesurées diffèrent. Ils sont accompagnés de lampes à différentes gammes spectrales.