In-situ kinetic studies of dye photodegradation mechanisms in cultural heritage objects

Micro-fading spectrometry (MFT) is a technique combining non-destructive colour change measurement (CIE L*a*b* ΔE) and visible reflectance spectroscopy. MFT is one of the applications of fiber optics reflectance spectroscopy (FORS). Using MFT the light–stability of colouring agents can be easily determined to provide scientific background for preservation and conservation procedures. This thesis contains three separate experimental parts: a) kinetics studies of photodegradation reactions, based on reflectance spectra analysis, occurring in selected set of dyes, b) analysis of MFT measurement results obtained for cultural heritage objects (historical tapestries and iron gall ink documents on paper and parchment, c) examination of a new reference material – photochromic dye entrapped in various polymer matrices – potentially able to replace the Blue Wool Standard scale.A selection of data presented in the following thesis demonstrates the flexibility of microfading technique and proves its applicability to non-destructively and non-invasively examine objects of high historical or artistic value.

Mikrofedometria (MFT) jest techniką łączącą pomiar zmiany barwy ΔE (obliczonej z zastosowaniem przestrzeni barw CIE L*a*b*) oraz spektroskopię w świetle widzialnym działającą w trybie reflektancji. MFT jest jednym z wariantów FORS (fiber optics reflectance spectroscopy) – spektroskopii w trybie odbiciowym z zastosowaniem światłowodów. Dzięki użyciu mikrofedometrii możliwe jest określenie stopnia światłotrwałości substancji barwiących. Wyniki pomiarów mogą posłużyć jako wskazówka do planowania działań zabezpieczających i prac konserwacyjnych.Niniejsza praca zawiera trzy oddzielne części doświadczalne: a) badanie kinetyki fotodegradacji wybranych barwników (na podstawie analizy widm reflektancji), b) analizę wyników pomiarów otrzymanych dla obiektów zabytkowych (arrasy ze zbiorów Muzeum Zamek Królewski na Wawelu, historyczne dokumenty papierowe i pergaminowe spisane z użyciem atramentu żelazowo – galusowego, c) opracowanie nowego materiału wzorcowego dla pomiarów światłotrwałości – barwnik fotochromowy wprowadzony do układów matryc polimerowych - jako alternatywy dla skali wzorców Blue Wool Standard.Wyniki otrzymane w ramach pracy magisterskiej prezentują szeroki zakres zastosowań techniki mikrofedometrii oraz dowodzą, że może być ona stosowana do nieniszczącej i nieinwazyjnej analizy światłotrwałości obiektów o wysokiej wartości historycznej i artystycznej.