La Spettroscopia di Immagine Iperspettrale. L'importanza di tecniche analitiche di immagine per lo studio non invasivo di dipinti

In generale, lo studio diagnostico di un'opera d'arte parte dall'impiego di analisi non invasive, ovvero tecniche che non richiedono il prelievo di alcun campione dall'opera. Tra queste è possibile operare un'ulteriore suddivisione in tecniche di imaging e tecniche puntuali. Come suggerisce il nome, le prime restituiscono le informazioni dell'intera opera o di una sua area, mentre le seconde di un'area ristretta (definita "punto"). Le tecniche di imaging restituiscono un'immagine dell'interazione tra il manufatto artistico e uno specifico intervallo spettrale della radiazione elettromagnetica, che viene assorbita, riflessa o emessa a seconda della tecnica usata e della composizione dell'opera. In base all'intervallo impiegato la risposta dei materiali sarà differente, dato che l'interazione dipende dalle energie (o lunghezze d'onda) in gioco. Tra le tecniche di imaging che vengono tradizionalmente impiegate si ricordano l'imaging nel visibile, la transilluminazione, l'infrarosso fotografico bianco e nero (IR) e falso colore (IRFC), la riflettografia infrarossa (IRR), radiografia a raggi X (RX) e la luminescenza indotta da radiazione ultravioletta (UVL)1. Queste tecniche permettono di ottenere informazioni importanti, come la presenza di disegni preparatori, pentimenti o modifiche, ma possiedono un grosso limite nell'identificazione dei materiali pittorici, la cui composizione spesso non resta che un'ipotesi. Per questo motivo estremamente importanti sono le tecniche spettroscopiche. Esse sfruttano lo stesso principio di interazione radiazione-materia, ma in questo caso restituiscono degli spettri. Per mezzo della loro interpretazione è possibile - in principio - identificare i materiali che compongono l'opera analizzata. Tra queste tipologie di analisi è molto importante ricordare la tecnica di spettroscopia in riflettanza mediante uso di fibre ottiche (FORS, dall'inglese Fiber Optics Reflectance Spectroscopy). Si tratta di una tecnica che impiega delle fibre ottiche per propagare la radiazione proveniente da una sorgente fino ad arrivare all'opera investigata. Qui avviene l'interazione con i materiali e la radiazione viene poi rinviata, sempre per mezzo delle fibre ottiche, ad uno o più rivelatori che registrano l'informazione spettrale2. Questa tipologia di analisi rientra nella categoria di analisi puntuali, dato che lo spot che viene illuminato, e di conseguenza analizzato, è un'area molto ristretta (solitamente dell'ordine dei mm2 o cm2). Questo può essere considerato un limite per la tecnica, dato che questo "punto" potrebbe non essere spettroscopicamente rappresentativo della superficie circostante o di aree avente stessa apparenza (colore) ma diversa composizione. Allo stesso modo, l'uso di tecniche invasive, che necessitano di micro-campioni dall'opera, risentono di questa criticità dal momento che il dato ottenuto potrebbe non essere rappresentativo di aree più estese del manufatto artistico. Questa problematica può essere superata grazie all'impiego di tecniche di spettroscopia per immagine. Tali tecniche permettono di analizzare intere opere o aree abbastanza estese restituendo un'immagine da cui è possibile estrarre le informazioni spettrali per ogni suo pixel e, di conseguenza, per ogni punto del manufatto. Quindi, oltre a ottenere un'identificazione dei materiali impiegati dall'artista per ogni punto dell'area di interesse, è possibile anche evidenziare la loro distribuzione spaziale nell'intera opera3-5. L'evoluzione delle tecniche di spettroscopia per immagine ha portato allo sviluppo della tecnica dell'imaging iperspettrale. Questa metodologia permette di acquisire un grande numero di immagini in bande spettrali quasi contigue (dell'ordine delle centinaia) con una larghezza di qualche nm6. L'insieme