I metodi passati in rassegna fino ad ora riguardano l'analisi delle opere d'arte in superficie e, proprio per questo, non comportano alcun danno per le opere stesse. AI contrario, la maggior parte dei metodi analitici, richiedendo l'uso di un micro campione per poter procedere all'esame, implicano di conseguenza la modifica o la distruzione, anche se minima, di un frammento dell'opera. Pertanto, la scelta del campione ha un'importanza prioritaria e non dovrà rispondere a criteri arbitrari, ma dovrà essere ricavato dalla parte più idonea in relazione al tipo d'informazione che si desidera ottenere, basandosi inoltre sulle tecniche di analisi della superficie. La dimensione del campione dipenderà dalla tecnica che si intende utilizzare. Questo tipo d'analisi presenta l'inconveniente di fornire un'informazione limitata al punto specifico in cui è stato prelevato il campione e può non dare informazioni sull'area circostante. È quindi estremamente importante valutare, prima di procedere, fino a che punto le informazioni ottenibili possano essere significative per aree più grandi. Questi metodi vengono utilizzati sia per un' approfondimento delle informazione, sia per confermare quelle fornite dai metodi d'esame citati fino a questo punto. Quest'ampia raccolta di tecniche fisico chimiche può essere suddivisa in metodi semplici e metodi sofisticati.

Metodi semplici

Tra i metodi semplici a cui si può ricorrere per analizzare il mobile, segnaliamo:

Esame al microscopio

Questo tipo di esame viene utilizzato per studiare la morfologia delle particelle, analizzandone la struttura. Esistono diversi tipi di microscopi a cui si può ricorrere per analizzare i campioni a seconda dei tipo d'ingrandimento desiderato (tra gli altri: microscopio ottico, stereoscopico, a fluorescenza, laser). Richiede la selezione di un campione, da scegliere in relazione al dato che si desidera ottenere, la cui dimensione e tipo di taglio dipende dalla tecnica dell'analisi che si intende effettuare. I campioni, per essere analizzati al relazione a quanto si vuole analizzare, può essere tagliata trasversalmente (cross section) o in lamine sottili che possono essere di pittura, legno, metallo o altri componenti dei mobile come osso, avorio o cuoio.

Questo tipo di esame può essere integrato con analisi chimiche, ossia applicando una serie di reagenti chimici per analizzare il comportamento di materiali o sostanze che, osservati semplicemente al microscopio, non forniscono l'informazione richiesta, ad esempio la loro identificazione.

Cross section Consiste nell'esame al microscopio di un campione che presenta una sezione trasversale al fine di osservare la struttura stratificata dell'opera, ossia tutti gli strati in essa esistenti a partire dal supporto fino alla superficie. Questo esame permette di verificare, ad esempio, se in un mobile dorato, sotto lo strato d'oro che appare in superficie, ne esistano altri d'imprimitura e% resti di questi, fornendo inoltre informazioni sulla loro natura e composizione. La cross section si usa inoltre per lo studio della successione degli strati di pittura in un mobile dipinto, ossia per conoscerne lo spessore e la dimensione, così come per identificare il colore della grana dei pigmenti. Sugli oggetti laccati questa tecnica si utilizza per esaminarne la composizione, il supporto e la sub struttura. Essa può inoltre contribuire all'identificazione di vernici, così come a distinguere le differenti finiture applicate sulla superficie del mobile.

Sezione sottile Si tratta di un altro tipo di taglio del campione, che deve essere significativo in relazione al problema che si desidera risolvere. L'osservazione al microscopio di questo tipo di sezione è utile per: l'identificazione dei diversi tipi di legno; la conoscenza della tecnologia di produzione dei metalli; la differenziazione dell'istologia caratteristica dei materiali organici presenti nel mobile, come l'osso, l'avorio, il cuoio ecc., e per determinare inoltre la loro solidità e i diversi tipi di alterazione subita. A seconda della trasparenza o opacità del campione, l'illuminazione applicata al microscopio dovrà essere variata. L'osservazione avverrà quindi a luce trasmessa nel caso di campioni trasparenti, e a luce riflessa quando si dovrà osservare la superficie esterna di campioni opachi. Nel campo del restauro del mobile, in generale, si utilizza di solito la luce riflessa in quanto la maggior parte dei materiali è opaca.

Microscopio con luce fluorescente Un tipo di microscopio che somma le diverse tecniche fino ad ora segnalate, e di cui è stata verificata l'efficacia per lo studio dei mobili, è il microscopio con luce fluorescente incorporata. L'uso di questo tipo di microscopio permette l'osservazione e l'identificazione dei materiali presenti nelle vernici. Questo si ottiene grazie alla proprietà, comune a molti dei componenti delle vernici, di emettere una fluorescenza che li rende visibili quando vengono colpiti da luce ultravioletta. Concretamente, attraverso il suo impiego, è possibile: controllare il processo di pulizia di una vernice durante il restauro; esaminare la presenza di aggiunte e restauri; verificare se le vernici sono originali; avere informazioni sulla stratificazione delle vernici.

Esame chimico Consiste nel riconoscimento dei materiali utilizzati sia per la costruzione che per il restauro del mobile, attraverso un insieme di reazioni chimiche generiche e specifiche. Segnaliamo due tra le tecniche più adeguate per lo studio dei materiali di cui sono costituite le opere d'arte:

Analisi chimiche o micro chimiche a goccia. Si effettuano dopo aver estratto dall'opera piccole quantità di materia che, sottoposte a diverse prove e osservate al microscopio, forniscono una prima approssimazione all'analisi qualitativa delle stesse. L'applicazione di quest'analisi permette fondamentalmente l'identificazione delle diverse sostanze inerti: i pigmenti, i sali contaminanti, le cariche inerti, i prodotti corrosivi, i componenti minerali che costituiscono le imprimiture di pitture, metalli e leghe. Anche se meno diffusa per il riconoscimento di sostanze organiche, alcune di esse possono essere ugualmente identificate utilizzando tale tecnica.
Prove specifiche di colorazioni di lamine sottili. Costituiscono una variante dell'esame chimico che fa uso di reazioni specifiche di colorazioni che vengono realizzate su lamine sottili di un materiale organico per l'identificazione e l'evidenziazione delle strutture particolari in esse presenti. Consentono il riconoscimento di agglutinanti, vernici e adesivi di carattere organico. Concretamente, il loro uso facilita l'identificazione di: sostanze di natura oleosa (lipidi) come l'olio di lino, di noce, di papavero, di cedro, di oliva ecc.; sostanze di natura proteica come le colle animali, la caseina e la chiara d'uovo; polisaccaridi come gomme e amidi; misture naturali come il tuorlo, le resine ecc.; misture artificiali. È necessario utilizzare coloranti appropriati, reagenti lipocromatici e altri reagenti specifici per ogni componente. Se i risultati di questo tipo di analisi del campione si completano con quelli ottenuti con l'analisi chimica è possibile ottenere un'informazione esauriente sulla composizione del campione analizzato.

Metodi sofisticati

Si tratta di metodi molto più costosi e complessi che richiedono una strumentazione sofisticata. Pertanto bisogna ricorrere a centri di ricerca scientifica o a laboratori specializzati. II loro impiego si rende necessario quando le tecniche precedentemente citate non hanno fornito i risultati richiesti. Spesso questi metodi rappresentano un complemento di grande utilità in quanto possono essere utilizzati per confermare o contraddire i risultati forniti da metodi più semplici. Alcune di queste tecniche sofisticate possono inoltre offrire, in alcune occasioni, un'informazione difficilmente ottenibile con altri mezzi. In generale necessitano del prelevamento di un campione. Anche se il restauratore deve conoscere l'esistenza di questi metodi, sarà il tecnico specializzato colui che, davanti alla problematica posta dal restauratore, ricorrerà all'uso del metodo o dei metodi più adeguati. Per questo motivo, considerato che non si tratta di effettuare in questa sede uno studio dettagliato dell'ampia e diversificata gamma delle tecniche disponibili ci limiteremo ad enunciare quelle di uso più frequente nell'analisi dei materiali che costituiscono le opere d'arte e di quelli che sono motivo di deterioramento. È tuttavia necessario segnalare che per l'analisi di uno stesso tipo di materiale esistono diversi metodi a cui si può ricorrere. Si farà perciò uso di quello più appropriato a seconda delle circostanze di ogni caso specifico: ad esempio, gli obiettivi dell'analisi, il suo costo, la precisione del metodo, il formato del campione di cui si può disporre ecc.

Metodi spettroscopici Si basano sull'esame dello spettro caratteristico di un elemento, che si ottiene mediante l'interazione di una radiazione elettromagnetica con la materia, e rappresentano la distribuzione d'intensità della radiazione assorbita o emessa dal campione a seconda della sua lunghezza d'onda. I metodi spettroscopici possono essere di emissione, di assorbimento o di diffrazione. Questi metodi servono per l'identificazione degli elementi chimici: spettroscopia atomica, o dei composti: spettroscopia molecolare. Combinando le due categorie precedenti otterremo, a seconda delle tecniche utilizzate:

Spettroscopia atomica Si utilizza nell'analisi di sostanze inorganiche come pigmenti, argille, metalli e leghe ecc. All'interno di questa tecnica possiamo distinguere la spettrometria di emissione e la spettrometria di assorbimento.

Spettrometria di emissione. Si basa sullo studio dell'emissione delle radiazioni caratteristiche di una materia eccitata da una fonte di energia elettrica o calorica. La spettrometria di emissione include le seguenti tecniche:

spettroscopia ottica di emissione: si tratta di una tecnica analitica che esige la selezione di un campione; permette lo studio di pigmenti, sali, pietra, prodotti corrosivi e composti inorganici in generale;

attivazione neuronica: si tratta di un'analisi in superficie che non necessita di campione; è una tecnica normalmente utilizzata per la datazione e l'autentificazione e si basa sull'analisi delle impurità nei pigmenti, leghe metalliche ecc.;

microsonda elettronica: risulta essere molto utile per l'analisi di un grande numero di problemi riferiti al degrado dei materiali e consente di esaminare in scala di micron le strutture materiche di dimensioni inferiori a quelle visibili a occhio nudo o addirittura con il microscopio, utilizzando per questo un fascio elettronico; in particolare consente di studiare la composizione degli strati di pittura, pigmenti, policromie, metalli, ceramica ecc.;

fluorescenza a raggi X: si usa per l'analisi di superficie di materiali organici di natura diversa e variata come metalli, leghe, pigmenti, ceramica, vetro, pietra, prodotti corrosivi; è stata utilizzata per l'identificazione dei differenti metalli di cui sono composte le applicazioni e le guarnizioni decorative degli oggetti in lacca.

Spettrometria di assorbimento. Questa tecnica si basa sullo studio delle radiazioni caratteristiche assorbite dalla materia eccitata da una fonte di energia radiante. Questo tipo di esame scientifico include le seguenti tecniche:

assorbimento atomico: consente una rapida e precisa identificazione della maggior parte degli elementi; nell'ambito delle opere d'arte, questo metodo può risultare di grande aiuto nei casi in cui è richiesta una precisa analisi chimica quantitativa elementare, soprattutto nel campo inorganico e minerale (metalli, pietra ecc.); si utilizza anche per l'analisi quantitativa elementare di pigmenti, sali, metalli, pietra, prodotti corrosivi e in generale composti inorganici;

spettrometria di diffrazione: si basa sulla valutazione della diffrazione, in direzioni caratteristiche, di una radiazione quando colpisce le particelle materiche;

diffrazione di raggi X: questa tecnica permette l'analisi qualitativa e cristallografica di qualsiasi sostanza cristallina; risulta essere utile nell'identificazione di pigmenti, sali contaminanti, prodotti corrosivi, leghe metalliche, pietre e ceramiche; è di difficile interpretazione se applicata ad oggetti antichi in lacca dipinti e dorati.

Spettroscopia molecolare Permette lo studio delle strutture molecolari. Il suo uso più frequente è quello nell'analisi di composti organici come solventi, adesivi, consolidanti, agglutinanti, vernici, coloranti ecc. In questa sezione citeremo esclusivamente le tecniche di assorbimento in quanto quelle di emissione e diffrazione non si utilizzano nel restauro perché degradano il composto.

spettroscopia di assorbimento UV: questo metodo consente l'analisi qualitativa di sostanze quali coloranti, solventi aromatici o lacche organiche; si usa, in alcuni casi, per l'analisi quantitativa elementare dei metalli e permette inoltre di realizzare prove di invecchiamento su diverse sostanze;

spettrometria di assorbimento IR: il suo uso consente l'analisi qualitativa e semiquantitativa di quasi tutte le sostanze in tutti gli stati di aggregazione, come ad esempio vernici, adesivi, agglutinanti, pigmenti o altri materiali utilizzati negli interventi del passato.

Tecniche di separazione. Questa tipologia si basa sulla separazione di una mistura o sulla separazione di frammenti per poter poi procedere all'identificazione di ciascuno di essi. Questa tecnica comprende, a grandi linee:

Spettrometria di massa. Con questa tecnica si possono effettuare, con precisione e sensibilità, analisi qualitative e quantitative di leghe metalliche. Si può anche ricorrere ad essa per affrontare problemi di datazione. Può essere inoltre utilizzata per lo studio di materiali organici come agglutinanti, adesivi ecc. Una chiara limitazione alla sua applicazione nel settore delle opere d'arte è data dal costo elevato della strumentazione e dalla complessità delle misture naturali.

Cromatografia. Le tecniche cromatografiche comprendono: la cromatografia su strato sottile, la gascromatografia e la cromatografia ad alta pressione. Sono in sostanza metodi di separazione dei componenti di una mistura. Si tratta di tecniche analitiche che si caratterizzano per la grande sensibilità e che consentono di portare a termine separazioni e analisi su quantità molto piccole. Nel campo delle opere d'arte risultano di grande utilità nell'analisi delle sostanze naturali: agglutinanti pittorici (proteinici e oleosi), resine, cere e gomme di origine vegetale ecc. Attraverso l'uso di questi metodi è stato anche possibile isolare ed identificare i vari componenti dell'urushi. Permettono inoltre di realizzare prove di invecchiamento su determinate resine come la Dammar.-Ultrasuoni. Questo metodo consiste nell'esame acustico che consente l'ispezione interna di materiali o di oggetti per determinarne l'invecchiamento e la natura. Si basa sull'emissione di ultrasuoni che producono un'eco caratteristica e forniscono informazioni sullo stato dell'oggetto analizzato. Sul legno ci danno notizie circa la sua consistenza, se è tarlato, fino a che punto è giunto il degrado ecc. Sugli oggetti metallici permettono di verificare se questi sono vuoti all'interno.

Metodi di datazione-Metodo dendrocronologico Si utilizza per datare gli oggetti in legno e si basa sullo studio delle fasi di crescita dell'albero da cui il legno proviene che si manifesta nella linea vegetativa formata dagli anelli del tronco. Lo spessore degli anelli, con crescita annuale, dipende dalle condizioni atmosferiche. La forma specifica degli anelli costituisce una caratteristica comune a tutti gli alberi di una stessa specie e di una stessa regione, che sono stati sottoposti alle stesse condizioni climatiche, ambientali, calamità naturali ecc. Attraverso questo studio si crea un modello che si basa sugli anelli cresciuti in un albero tagliato in un momento noto. Si tratta di un metodo che difficilmente dà risultati certi in quanto sarebbe necessario possedere gin modello di tutte le specie esistenti in ogni zona geografica di ogni paese, cosa che ancora non è stata realizzata. È inoltre indispensabile poter contare su un campione di legno di spessore sufficientemente grande da poter essere oggetto In opere molto documentate la sua applicazione può essere percorribile. Esempio ne è il leggendario tavolo attribuito a re Artù (VVI secolo d.C.). Con l'applicazione del metodo dendrocronologia si scoprì che in realtà il tavolo non appartenne a questo personaggio, perché gli anelli di crescita delle lastre di rovere che lo compongono non possono essere precedenti alla prima metà del secolo XIII, in quanto l'ultimo anello data intorno al 1220 21. Non fu invece possibile determinare la data. esatta di costruzione del tavolo in quanto molti anelli erano stati levigati. Un altro motivo che ne ha impedito l'esatta datazione è il fatto che, molto probabilmente, il legno fu fatto seccare prima di essere impiegato nella realizzazione dell'opera.

Metodo del carbonio 14 Si tratta di una tecnica utilizzata per la datazione di oggetti di natura organica e si basa sulla misurazione degli atomi radioattivi del carbonio 14 contenuto in qualsiasi materia organica. Il funzionamento di questa tecnica, a grandi linee, è il seguente: considerato che l'attività radioattiva del carbonio 14 decresce con il passare del tempo, per datare una sostanza appartenuta a un organismo vivo è sufficiente misurare la radioattività residua di un campione che permette di conoscerne l'antichità. Queste datazioni hanno un margine d'errore di trecento anni. Per questo tale metodo è applicabile solo ad oggetti molto antichi.