Συντήρηση διαβρωμένων νομισμάτων μέσω καθαρισμού με ακτινοβολία laser

Abstract

Στην εργασία που ακολουθεί, γίνεται μια προσπάθεια να μελετηθεί η αλληλεπίδραση υπεριώδους και υπερύθρου ακτινοβολίας laser με νομίσματα από τα διαθέσιμα για ερευνητικές εργασίες της ομάδας «Ανάπτυξη Laser και Εφαρμογές τους» αλλά και προσωπικής συλλογής. Ο σκοπός αυτής της προσπάθειας είναι η βελτίωση των μεθόδων καθαρισμού και συντήρησης νομισμάτων με χρήση ακτινοβολίας laser, συμβάλλοντας και στον ευρύτερο τομέα της συντήρησης μεταλλικών προϊόντων πολιτιστικής κληρονομιάς.

Η έρευνα αρχικά έγινε σε νεότερα νομίσματα, που αποτελούν μέρος της προσωπικής συλλογής του συγγραφέα, τα οποία έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά (κράμα, διάβρωση) με τα παλαιότερα νομίσματα που παραχωρήθηκαν από την ομάδα «Ανάπτυξη Laser και Εφαρμογές τους», που είχαν εκδοθεί τον 19ο και 20ο αιώνα. Οι διαδικασίες καθαρισμού πραγματοποιήθηκαν με ένα Q-switched Nd:YAG laser (1064nm, 213nm), με διάρκεια παλμού 6ns, σε υγρές και ξηρές συνθήκες, με ακτινοβόληση χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό σύστημα κυκλικής μικρομετακίνησης 360ο που κατασκευάστηκε ειδικά γι’ αυτό το πείραμα.

Αρχικά, αναλύονται οι παραδοσιακοί τρόποι συντήρησης νομισμάτων και ο τρόπος που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί η ακτινοβολία laser γι’ αυτόν το σκοπό και οι μηχανισμοί αλληλεπίδρασης της ακτινοβολίας laser με τα μέταλλα. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε, με αναλυτική περιγραφή της κατασκευής του συστήματος περιστροφικής μικρομετακίνησης 360ο, αλλά και ο τρόπος λειτουργίας του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM)-EDS και της περίθλασης ακτίνων Χ (XRD) που χρησιμοποιήθηκαν μαζί με το οπτικό μικροσκόπιο για την ανάλυση των αποτελεσμάτων. Τέλος, αναφέρονται, αναλύονται και σχολιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα της διαδικασίας καθαρισμού με φωτογραφική τεκμηρίωση και πίνακες με λεπτομερή πειραματικά δεδομένα.

Εν κατακλείδι, τα συμπεράσματα της έρευνας αυτής είναι ότι η αλληλεπίδραση της υπεριώδους και υπερύθρου ακτινοβολίας laser με παλαιά νομίσματα και οι τεχνικές που ακολουθήθηκαν παρέχουν ικανοποιητικά αποτελέσματα στον καθαρισμό και στη συντήρηση νομισμάτων, οπότε μπορούν να αποτελέσουν σημαντικό εργαλείο στα χέρια συντηρητών σε συνεργασία με Φυσικούς.

This study attempts to investigate the interaction between ultraviolet and infrared laser radiation and coins available from the “Laser Development and Applications” group of NTUA and from the personal collection of the author. The aim of this project is to improve the methods for coin maintenance and cleaning by using laser radiation, and thus to contribute to the ongoing research which concerns the conservation of metal products of the cultural heritage.

The research started from modern coins, which are part of the personal collection of the author and have characteristics (alloy, corrosion) similar to the older coins released among 19th and 20th century, available from the “Laser Development and Applications” group of NTUA. Cleaning procedures were performed with a Q-switched Nd:YAG (1064nm, 213nm), 6ns laser, in wet and dry conditions, using a electronic circular micro-movement 360ο system designed specifically for this experiment.

First, I present the general process of coin maintenance with traditional and modern cleaning methods and the mechanisms of interaction between laser radiation and metals. Then I show the experimental setup that was used focusing on the detailed description of the construction of the electronic 3 circular micro-movement 360ο system. It should be mentioned that (a) the method of scanning electron microscopy (SEM)-EDS, (b) X-ray diffraction (XRD) and (c) optical microscopy were also used to analyze the cleaning results.

Finally, the experimental results of the cleaning process are analyzed and discussed illustrated by photographic documentation and detailed experimental data. In conclusion the present research shows that the interaction between ultraviolet and infrared laser radiation and old coins along with the methods that were used, provide remarkable insights into the discussion of coin maintenance and cleaning. Thus, physicists can provide conservators with an important tool for cleaning coins.