Hyperspektrales Bildgebungssystem

• Fachliche Zuordnung: Kunst-, Musik-, Theater- und Medienwissenschaften
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450461305

Das Ziel unserer neuen interdisziplinären Forschungsgruppe am Lehrstuhl für Restaurierung, Kunsttechnologie und Konservierungswissenschaft der Technischen Universität München ist die Einführung von neuartigen Technologien in die Kulturgutanalyse. Genauer ausgedrückt werden wir an der Optimierung und Anwendung von neuen zerstörungsfreien, mobilen, vielseitigen und komplementären Analysegeräten arbeiten, um die vollständig nicht-invasive Vor-Ort-Materialcharakterisierung, -dokumentation und -degradationsüberwachung von Oberflächen von Bau- und Kunstwerken zu ermöglichen. Unsere Motivation ist, dass trotz der Vielzahl analytischer Werkzeuge die gleichzeitige Aufnahme von Mappings organischer und anorganischer Verbindungen in der Oberfläche eines Kunstwerks nicht möglich ist und so ihre Verteilung unbekannt bleibt. Hyperspektrale Infrarot-Bildgebung ist eine Technologie, die das Potenzial hat, dieses Problem zu lösen, indem sie hochauflösende Bilder mit chemischen Mappings verbindet. Daher ist die Hyperspektral-Bildgebung ein vielversprechendes Analysetool für die Charakterisierung von Bau- und Kunstwerken. Unser Ziel ist die Anwendung eines Hyperspektral-Reflektionsbildgebungssystems mit einem vergrößertem Frequenzbereich von 400 bis 2500 nm (sichtbares Licht – Near-Infrared – Kurzwelleninfrarot) für die Vor-Ort-Charakterisierung, -Dokumentation und -Monitoring von Oberflächen von Kunst- und Bauwerken. Der innovative Ansatz unserer Forschung besteht in der Verwendung von zwei Detektoren, die die Abdeckung eines größeren Anteils des elektromagnetischen Spektrums erlauben. Die Informationen, die mit den beiden Kameras gewonnen werden können, ergänzen sich und ermöglichen daher eine bessere Bestimmung der Eigenschaften komplexer Materialmatrizen. Im sichtbaren Bereich (400-750 nm) stammt das Signal hauptsächlich von Elektronenübergängen, die typisch für anorganische Verbindungen sind, sowie von Absorptionsprozessen organischer Farbstoffe. Das Signal im Near-Infrared/Kurzwelleninfrarot-Bereich (750-2500 nm) hingegen zeigt Phänomene, die auf organische Verbindung zurückzuführen sind. Der Bereich zwischen 1000 und 2500 nm des zweiten Detektors ist ausschlaggebend, um innere Schichten zu erreichen und Bilder von unsichtbaren Besonderheiten des Kunstwerks aufzunehmen, da die Strahlung die oberen Farbschichten durchdringen kann. Wir planen die analytischen Fähigkeiten des Systems später sogar noch weiter zu verbessern, indem molekulare Mappings mit Elementmappings (Makro-Röntgenfluoreszenz) und hochauflösender 3D-Mikroskopie kombiniert und die komplementären Informationen durch die Nutzung von Data-Fusion-Algorithmen zusammengeführt werden. Dies wird einen noch tieferen Einblick in die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Objekte zulassen. Der Antrag ist der erste Schritt hin zu der neuen Core-Facility insiTUMlab, die auf die Erforschung von Kunstmaterialien und ihrer Degradationsmechanismen spezialisiert sein wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hyperspektrales Bildgebungssystem
• Gerätegruppe: 5450 Photographische Spezialkameras (Luftbild-, Registrier-, Stereo-, außer
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Leiter: Professor Dr. Thomas Danzl