Técnicas láser en Patrimonio Cultural: LIBS.

LIBS son las siglas correspondientes a Laser Induced Breakdown Spectroscopy, espectroscopia de ablación inducida por láser. El concepto se refiere al análisis espectroscópico que se realiza en el plasma (estado fluido de la materia, similar al gaseoso, pero en el que un determinado porcentaje de las partículas están cargadas eléctricamente) formado como consecuencia de la ablación producida al apuntar un pulso de energía láser sobre un material. El LIBS es una técnica analítica que permite la determinación de la composición elemental de materiales en base a la fluorescencia característica emitida de un microplasma producido por la incidencia de un láser de alta energía. En forma esquemática, los pasos son los siguientes:

1. Pulso de energía láser sobre un material.
2. Formación del plasma.
3. Análisis espectroscópico de este plasma.

Dentro del amplio rango de técnicas analíticas que existen para el análisis de materiales, el LIBS está considerado como una de las más últiles y ventajosas, ya que ofrece un método de análisis simple (que no requiere un usuario especializado), un análisis rápido (prácticamente instantáneo, lo que permite el análisis de un gran número de muestras en poco tiempo) y puede aplicarse in situ (eliminando el proceso de la toma de muestra) y en condiciones prácticamente no destructivas, con la gran ventaja que esto implica en las obras de arte. Gracias a esto, el LIBS es una buena alternativa para obtener la composición elemental de materiales componen el Patrimonio Cultural

Experimentación típica para una medida con LIBS

La determinación de la composición de los pigmentos es de una importancia enorme, ya sea en cuadros, cerámicas o frescos, pues puede arrojar luz sobre los materiales utilizados en una determinada época, el origen de estos materiales o sobre la comprensión de las técnicas y efectos utilizados por el artista. Además, por supuesto, ofrece una información valiosísima a la hora de restaurar una determinada obra de forma apropiada.

La composición elemental de los diferentes pigmentos inorgánicos que se hallen en una obra se refleja en su espectro LIBS. La identificación positiva de un determinado pigmento, resulta de la correlación de los datos del espectro con el color del pigmento analizado. Esto hace que sea fundamental la información que pueda aportar el historiador del arte o el restaurador sobre los posibles pigmentos que fuesen utilizados en una época determinada. En muchos casos, los elementos característicos pueden llevar fácilmente a la identificación del pigmento. Por ejemplo, la presencia de mercurio se corresponde sin duda con el bermellón, o cinabrio en su forma mineral (HgS). La presencia de plomo en un pigmento blanco es señal inequívoca de que el artista utilizó blanco de plomo (Pb(OH)2·2PbCO3). Sin embargo, en la realidad se utilizan mezclas de pigmentos para conseguir el efecto deseado por el artista y que dan lugar a espectros más complejos.

Pinturas analizadas por LIBS: a) miniatura del s. XIX en marfil y b) pintura del s. XVIII

Expectro LIBS para a) blanco de titanio de una restauración y b) blanco de plomo original en una pintura del s. XVIII

Otras aplicaciones del LIBS son la monitorización de la limpieza por láser (tendrá su propia entrada) o el análisis de obras metálicas, tales como armas, armaduras, coronas o monedas, siguiendo los mismos principios que los utilizados para el análisis de pinturas.

Fuente:
Laser-Induced Breakdown Spectroscopy for the Analysis of Archaeological Objects and Artefacts