Tecnologia laser

L’applicazione della tecnologia laser in ambito della conservazione risale agli anni sessanta ove i primi laseristi ebbero l’intuizione di eliminare le croste nere da marmi bianchi sfruttando le differenti proprietà ottiche dei due materiali. A seguito di quelle prime applicazioni la tecnica è stata studiata da fisici, restauratori e funzionari dei beni artistici fino ad arrivare ai giorni nostri assumendo un ruolo rilevante e ben preciso nella pratica del restauro.

L’applicazione della pulitura laser ai manufatti metallici ha avuto in questi ultimi anni un grosso sviluppo; anche grazie ai lavori del Dr Salvatore Siano (ricercatore presso il CNR di Firenze all’Istituto di Fisica Applica). La tecnologia ha inoltre permesso di ottenere nuove macchine laser sempre più vicine alle esigenze dai restauratori.

Alcuni vantaggi dell’impiego di questa tecnologia:

  • Non invasività: non richiede l’uso di sostanze chimiche, né l’apporto di materiali abrasivi. Ciò consente di trattare senza alcun contatto superfici estremamente fragili o fortemente alterate, anche prima del consolidamento. L’invasività è quindi minima.
  • Elevato grado di controllo: la rimozione dello strato di degrado interessa pochi micron per impulso, quindi si può definire con la massima precisione il livello di approfondimento.
  • Elevata precisione: il processo di pulitura interessa solo l’area illuminata dal fascio laser, che può essere delimitata puntualmente a seconda delle necessità. Inoltre i laser che impiegano fibre ottiche consentono di trattare superfici modellate anche notevolmente complesse.
  • Selettività: il differente assorbimento della radiazione ottica dei laser a stato solido (Nd:YAG) da parte dei materiali in dipendenza del loro colore rende ancora più selettiva l’azione del laser. Infatti, se lo strato di alterazione da rimuovere, normalmente di colore molto scuro, assorbe completamente la luce, il substrato, solitamente di tonalità più chiara, la riflette, così da limitare o arrestare l’azione del laser.
  • Assenza totale dell’utilizzo di prodotti chimici.
  • La tecnologia laser è estremamente efficiente nella pulitura del corallo e dell’avorio.

Le macchine:

Esistono diverse macchine impiegate nel mondo del restauro per la pulitura dei manufatti artistici e tutte si uniformano per alcuni parametri: fonti generatrici di luce laser, durata di impulso e modalità di propagazione della luce.

Le tabella seguente ne illustra alcune caratteristiche

  • Lunghezza d’onda 1064 -532nm
  • Durata impulso Circa 8 ns
  • energia 1J
  • Energia 1064 nm = 1J
  • Energia 532 nm = 500mJ
  • Frequenza Fino a 20 Hz
  • Diametro spot max 10mm
  • Trasmissione Braccio articolato

La fase di esecuzione:
L’esecuzione della pulitura laser si basa sui concetti di soglia di ablazione, ora sostituita con soglia di pulitura e di soglia di danno. La prima si riferisce alla Fluenza (J/cm2) che deve essere impiegata per ottenere il processo di asportazione (spallazione) dello strato che deve essere ablato. La seconda fa riferimento alla fluenza che lo strato che deve essere conservato può effettivamente sopportare senza che subisca un danno. I danni che possono essere arrecati sono di due tipi: danni termici e meccanici; e si manifestano con variazione del colore, micro esplosioni, scalfitture del colore ecc.

Compito del restauratore laserista è quello di compiere la ricerca delle suddette soglie e ricercare l’intervallo tra le due situazioni limite che esse rappresentano per operare nel rispetto totale del manufatto. La situazione ottimale si ottiene quando la soglia di danno ha valori di fluenza molto più alti rispetto alla soglia di ablazione. Qui il laser esprime tutte le sue potenzialità. Quando ciò, per la natura intrinseca degli strati non è possibile, è possibile mettere a punto una serie di strategie che vanno dalla bagnatura, alternanza di metodo di pulitura con sistemi tradizionali e variazione di sorgenti laser (quindi variazione della durata di impulso).

Quest’ultimo aspetto risulta attualmente una grossa fonte di stimolo per la ricerca. La letteratura scientifica esistente, ha ormai ben dimostrato come la variazione di lunghezza d’onda, ma in particolare della durata di impulso generano comportamenti molto differenti sulla materia irraggiata

In molti casi l’utilizzo della tecnologia laser si è rivelata vincente ad esempio per mantenere alcune patine che testimoniano il passare del tempo, oppure per salvaguardare le parti in tessuto, che con agenti chimici avrebbero rischiato di deteriorarsi.

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