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Infrared Microspectroscopy Using a Synchrotron Source for Arts-Science Research

Gregory D. Smith
Journal of the American Institute for Conservation
Vol. 42, No. 3 (Autumn - Winter, 2003), pp. 399-406
DOI: 10.2307/3179863
Stable URL: http://www.jstor.org/stable/3179863
Page Count: 9
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Infrared Microspectroscopy Using a Synchrotron Source for Arts-Science Research
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Abstract

The nature of radiation from synchrotron storage rings is discussed with emphasis on the advantages, in particular that of brightness, that this light source offers when replacing the thermal source typically employed in a conventional infrared microscope. Specifically, synchrotron radiation allows the collection of high signal-to-noise ratio infrared spectra with diffraction-limited spatial resolution across the entire near-, mid-, and farinfrared spectral range. This level of performance permits the spatially resolved analysis of microscopic samples from artwork and artifacts down to ~ 4 µm in the mid-infrared spectral region and potentially much smaller dimensions, for both organic and inorganic components. Conservation and archaeological scientists are alerted to the worldwide availability of these microscopy facilities for occasional use by museums and galleries free of charge. ///[French] La nature du rayonnement synchrotron émise par ce genre d'accélérateur de particules est discutée en mettant l'accent sur ses avantages, en particulier le degré de luminance (intensité lumineuse par unité de surface) du faisceau, ce qui pourrait le rendre utile pour remplacer les sources thermiques de lumière typiquement employées dans les microscopes à l'infrarouge conventionnels. En particulier, le rayonnement synchrotron permet de recueillir un spectre infrarouge ayant un rapport signal/bruit élevé et dont la limite de résolution spatiale est celle d'un faisceau diffractionnel idéal sur toute la plage infrarouge (infrarouge proche, moyen et lointain). Ce niveau de rendement permet l'analyse à haute limite de résolution spatiale d'échantillons de dimensions microscopiques, c'est-à-dire de 4 microns dans le domaine spectral de l'infrarouge moyen et potentiellement beaucoup plus petits encore, provenant d'objets culturels ou d'oeuvres d'art, composés tant de matière organique qu'inorganique. Les scientifiques en restauration et en archéométrie sont appelés à utiliser ces équipements en microscopie, qui sont disponibles à l'échelle internationale et sans frais pour usage occasionnel au profit de musées et autres institutions culturelles. ///[Spanish] El artículo discute la naturaleza de la radiación emitida por aros de almacenamiento de sincrotrón con énfasis en sus ventajas. En particular, la del brillo que ofrece esta fuente de luz cuando se la utiliza en reemplazo de la fuente térmica típicamente empleada en microscopía infrarroja convencional. Específicamente, la radiación del sincrotrón permite el registro de espectros infrarrojos con alta relación señal-ruido y con resolución espacial limitada por difracción a través de todo el rango espectral infrarrojo cercano, medio y lejano. Este nivel de rendimiento permite el análisis de muestras microscópicas de obras de arte y artefactos con una resolución espacial de hasta ~ 4 µm en la región espectral del infrarrojo medio y, potencialmente, en dimensiones mucho más pequeñas, tanto para componentes orgánicos como inorgánicos. Se alerta a los científicos en las áreas de conservación y arqueología sobre la disponibilidad a nivel mundial de estos micrsocopios para uso ocasional de museos y galerias de forma gratuita. /// [Portuguese] A natureza da radiação proveniente dos anéis de armazenamento sincrotrônicos é analisada neste artigo, enfatizando as vantagens, especialmente da luminosidade, que este tipo de fonte de luz oferece ao substituir a fonte térmica tipicamente utilizada em um microscópio infravermelho convencional. Especificamente, as radiações sincrotrônicas permitem a aquisição de espectros no infravermelho de elevada relação sinal ruído com resolução espacial limitada por difração, ao longo de toda a faixa espectral do infravermelho próximo, médio e longínquo. Este nível de desempenho possibilita a análise espacialmente resolvida de amostras microscópicas de obras de arte e artefatos de até 4 µm na região espectral do infravermelho médio e dimensões potencialmente muito menores, tanto para componetes orgânicos quanto inorgânicos. Cientistas da área da conservação e arqueólogos são alertados para a disponibilidade a nível mundial destes recursos em microscopia para utilização ocasional gratuita por parte de museus e galerias.

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