Morphological and chemical characterization of tintypes and ambrotypes

The present work was done on two ambrotypes and two tintypes. It aimed evaluate their chemical and physical characteristics, especially their degradation patterns. Moreover, to understand the materials used for their production and cross-check analytical and historical information about the production processes. To do so multi-analytical, non-destructive methods were applied. Technical photography highlighted the surface morphology of the objects and showed the distribution of the protective coatings on their surfaces through UV radiation, which were very different between the four pieces. OM allowed for a detailed observation of the surfaces along with the selection of areas of interest to be analysed with SEM-EDS. SEM-EDS was the technique used most extensively and the one that provided the most insightful results: it allowed to observe the morphology of the image forming particles and the differences between highlights, dark areas and the interfaces between them. Also, elemental point analysis and elemental maps were used to identify the image forming particles as silver and to detect the presence of compounds related to the production, particularly gold used to highlight jewellery, iron as the red pigment and traces of the compounds used in the photographic process containing Ag, I, Na and S . Also, some degradation compounds were analysed containing Ag, Cu, S and Cl. With μ-FT-IR the presence of collodion was confirmed and the source of the protective varnishes was identified, particularly mastic and shellac, in either mixtures of the two or only one. μ-Raman detected the presence of metallic silver and silver chloride on the objects and identified one of the red pigments as Mars red. Finally, μ-XRD showed the presence of metallic silver and silver iodide on both ambrotypes and tintypes and hematite, magnetite and wuestite on the tintypes; RESUMO: O presente estudo foi desenvolvido sobre dois ambrótipos e dois ferrótipos. O propósito consiste em estudar as suas características químicas e físicas, dando particular ênfase aos padrões de degradação. Também é pretendido compreender os materiais usados na sua produção e relacionar esta informação analítca com dados históricos de manuais técnicos contemporâneos à produção dos objectos. Para tal foram utilizadas técnicas multi-analíticas e não destrutivas. O uso da fotografia técnica permitiu uma observação da morfologia das superficies dos objectos e da distribuição das camadas de verniz através da radiação UV, muito diferente entre os quatro. A microscopia óptica proporcionou uma observação detalhada das superfícies assim como a selecção de pontos de interesse para serem analisados com SEM-EDS. SEM-EDS foi a técnica usada mais extensivamente e a que proporcionou os resultados mais detalhados: observação da morofologia das partículas formadoras da imagem e as diferenças entre zonas de altas luzes, baixas luzes e as interfaces entre elas. A análise elemental e os mapas elementares foram usados para detectar prata nas partículas formadoras da imagem e a presença de compostos relacionados com a produção, em particular ouro utilizado para realçar joalharia, ferro no pigmento vermelho e vestígios de compostos utilizados no processo fotográfico incluindo Ag, I, Na e S. Do mesmo modo, alguns compostos de degradação foram analisados contendo Ag, Cu, S e Cl. Com μ-FT-IR a presença de colódio foi confirmada e identificada a origem dos vernizes, mástique e goma-laca, tanto em misturas dos dois como apenas um. Com μ-Raman foi detectada a presença de prata metálica e de cloreto de prata e identificado um dos pigmentos vermelhos como Mars red. Finalmente, μ-DRX revelou a presença de prata metálica e iodeto de prata tanto nos ambrótipos como nos ferrótipos e hematite, magnetite e wuestite nos ferrótipos.

The fingerprinting of the materials used in portuguese illuminated manuscripts: origin, production and specificities of the 16th century Anttiphonary paints from the Biblioteca Pública de Évora

This thesis focuses on the characterization of materials utilized within the illuminations of Codex 116c of Manizola, a large 16th century antiphonal housed in the Biblioteca Pública de Évora (BPE). Using various spectroscopic techniques (XRF, FTIR, Raman and SEM-EDS), a selection of illuminations were analyzed for pigment and binder identification. The manuscript was further analyzed using fiber optic reflectance spectroscopy (FORS), a non-invasive and portable analysis method ideal for use in illuminations. Using historical documentation and results gained from more extensive analysis of the manuscript, a collection of reference paint samples were created to be analyzed using this method. These samples serve as a reference not only to assist in the identification of pigments used within the manuscript, but also for future studies on similar materials allowing for a better understanding of manuscript production during the 16th century; RESUMO: O presente trabalho é dedicado à caracterização dos materiais utilizados na produção das iluminuras do Codex 116c da Manziola do espólio da Biblioteca Pública de Évora (BPE). Trata-se de um antifonário de grandes dimensões produzido no séc XVI que deverá ter pertencido à Livraria de São Bento de Cástris. A identificação dos materiais utilizados na produção das iluminuras pode ser feita através de análises científicas. No entanto, alguns dos componentes das tintas utilizadas, especialmente os pigmentos orgânicos (lacas) e algumas misturas, apresentam obstáculos à sua identificação por métodos não invasivos. Através de várias técnicas espectroscópicas (XRF, FTIR, Raman e SEM-EDS), foi analisado um conjunto representativo de iluminuras, de modo a identificar os pigmentos e os ligantes presentes nas tintas. O manuscrito foi também analisado por FORS, um método portátil e não invasivo, ideal para a análise de iluminuras. Com base em documentos históricos e nos resultados analíticos, foi criado um conjunto de amostras de referência para ser analisado com FORS. Com esta abordagem, pretende-se que estas amostras, especialmente as de lacas, sirvam de referência não só na identificação dos pigmentos no manuscrito como em estudos sobre materiais semelhantes, contribuindo para um conhecimento mais aprofundado sobre a produção de manuscritos no séc XVI.

Rock paintings and microorganisms: a new insight on Escoural cave

European cave art is of tremendous importance to understand the cultural traditions of the Upper Palaeolithic (35 000 – 10 000 BP) populations. Indeed, Prehistoric communities performed numerous cave paintings all over Western Europe. Understanding these artworks should provide a better knowledge of these early cultural aspects. Although numerous studies have been carried out to analyse the materials used by those communities, nothing has been done on the techniques’ palette of Escoural Cave’s representations. The present work aims at providing the very first data about the techniques and materials used by the Prehistoric to perform the cave paintings of Escoural (Alentejo, Portugal), and the microorganisms possibly endangering this unique parietal art. In situ observations coupled with an extensive micro-sampling and micro-destructive analyses allowed to characterize the coloured material and the way they were applied on the walls of the cave. Both red and black pigments present major composition’s disparities among the different paintings and drawings, supporting a more complex occupations’ chronology than what was earlier thought. The Palaeolithic paintings have suffered deterioration from environmental conditions and include chemical, mechanical and aesthetic alterations, possibly as a result of fungal activity. The standard techniques for biological assessments used in these contexts provided important insights on the diversity of the microbial population, though they have accuracy limitations. To understand the extent and viability of the existing microbiota, DNA quantification and biomarkers analyses, such as desidrogenase activity were performed and correlated with ergosterol amounts; RESUMO: A Arte Rupestre Europeia é de grande importância para compreender as tradições culturais da população do Paleolítico Superior (35 000 - 10 000 BP). De fato, as comunidades Pré-históricas realizaram inúmeras pinturas rupestres em toda a Europa Ocidental, sendo crucial compreender estas obras de forma a proporcionar um melhor conhecimento destes ancestrais aspectos culturais. Embora vários estudos tenham sido realizados para analisar os materiais utilizados por estas comunidades, nada foi efetuado sobre a técnica de execução das representações presentes na Gruta do Escoural. O presente trabalho visa fornecer os primeiros dados sobre as técnicas e materiais utilizados na Pré-História para executar as pinturas rupestres de Escoural (Alentejo, Portugal) bem como caracterização dos microorganismos possivelmente associados aos danos deste bem único. Observações in situ, juntamente com uma extensa micro-amostragem e análises micro-destrutivas permitiu caracterizar os pigmentos utilizados e a forma como eles foram aplicados nas paredes da caverna. Tanto os pigmentos vermelhos como os pretos apresentam composição distinta nas diversas pinturas e desenhos aí representados, apoiando a presença de diferentes ocupações contrariamente ao que se pensava até então. As pinturas Paleolíticas têm sofrido deterioração, devido às condições ambientais, nomeadamente alterações químicas, mecânicas e, possivelmente como resultado da atividade fúngica. As técnicas usualmente utilizadas para a avaliação de contaminação biológica fornecem informação importante sobre a diversidade da população microbiana, embora apresentem algumas limitações. Para entender a extensão e a viabilidade da microbiota existente, a quantificação de DNA e análise de biomarcadores como actividade de desidrogenases foram realizadas e correlacionadas com o conteúdo em ergosterol.