Macro Röntgen Poeder Diffractie scanning (MA-XRPD)

Als onderdeel van Operatie Nachtwacht wordt Rembrandts meesterwerk gescand met de Macro Röntgen Poeder Diffractie scanner, kortweg MA-XRPD. Dat doen we in samenwerking met de AXES Groep van de Universiteit Antwerpen. Deze onderzoekstechniek kan verschillende pigmenten zeer precies identificeren op basis van hun kristalstructuur.

2 Opstelling van de MA-XRPD apparatuur van de Universiteit Antwerpen. Foto: David van DamDeze techniek is een aanvulling op de eerder gemaakte macro-röntgenfluorescentie scans (MA-XRF). Die scans hebben chemische elementen nauwkeurig in kaart gebracht, maar kunnen niet alle pigmenten van elkaar onderscheiden en identificeren. Zo kan de MA-XRF scanner geen onderscheid maken tussen verschillende types van het pigment loodwit. Deze ziet alleen lood. Gezien MA-XRPD het verschil in kristalstructuur kan herkennen, dit is de regelmatige structuur waarin de atomen zijn geordend, kan MA-XRPD deze wel onderscheiden. Met de MA-XRPD wordt er een volgende stap gezet naar identificatie van kristallijne materialen in de Nachtwacht.

Röntgenstralen

De MA-XRDP-techniek maakt gebruik van röntgenstraling. Als de straling invalt op de kristalstructuur van het pigment wordt deze afgebogen en teruggekaatst, hierdoor ontstaat een uniek patroon dat karakteristiek is voor een kristal. Aangezien een groot aantal van de pigmenten die Rembrandt gebruikte een eigen specifieke kristalstructuur heeft, kunnen we deze techniek gebruiken om ze van elkaar te onderscheiden.

Bijzonder

Analyses met röntgendiffractie worden normaal gesproken in het laboratorium uitgevoerd op poeders of op kleine verffragmentjes. Echter, met de MA-XRPD scanner van de Universiteit van Antwerpen is het mogelijk om deze techniek direct op het schilderij toe te passen. Hierdoor is het mogelijk om, zonder het schilderij aan te raken, de kristallijne pigmenten in de Nachtwacht te identificeren. Daarnaast is het mogelijk om de kristallijne pigmenten in zogenaamde verdelingskaarten in beeld te brengen door kleine gebieden te scannen. Let wel, niet de gehele Nachtwacht wordt gescand. De MA-XRPD scanner van de Universiteit Antwerpen is het enige prototype ter wereld.

Conditie

MA-XRPD geeft ook belangrijke informatie over de conditie van de verflagen, want naast de identificatie van de pigmenten is het mogelijk om degradatieproducten te identificeren en te lokaliseren. Deze worden in de loop van de tijd gevormd door chemische reacties in de verflagen of aan het oppervlak. Voor Operatie Nachtwacht is het belangrijk om deze degradatieproducten in kaart te brengen en te onderzoeken met het oog op de behandeling.

1 De MA-XRPD is reeds uitgevoerd op de citroen op het schilderij Festoen van vruchten en bloemen (1660-1670) van Jan Davidsz de Heem uit de collectie van het Rijksmuseum. Hierbij een voorbeeld van het type informatie dat deze techniek kan opleveren. Ondanks de mooie kleur van het gele pigment orpiment (As2S3) en het oranje pigment realgar (As4S4) zijn de kleuren in de citroen in de loop van der tijd veranderd. De arseen houdende pigmenten zijn gevoelig voor licht en ondergaan verschillende chemische interacties wat leidt tot degradatieproducten. MA-XRDP heeft enkele van deze degradatieproducten kunnen identificeren en lokaliseren, in dit geval gaat het om de lood arsenaten, schultenite (PbHAsO4) en mimetite (Pb5(AsO4)3Cl).

Veiligheid

De MA-XRPD scanner maakt gebruik van röntgenstraling. Daarom vinden er in verband met de veiligheid op dat moment geen andere onderzoeksactiviteiten plaats in de glazen ruimte. Voor het publiek is het zichtbaar dat de scanner actief is aan de brandende lampen op het apparaat. Er wordt gewerkt met zeer lage dosis röntgenstraling die niet schadelijk is voor bezoekers of het schilderij.

Periode

Voor de MA-XRPD zijn vier weken ingepland van maandag 13 januari 2020 t/m maandag 10 februari 2020.