Skip to content

استخدام تقنيه التنظيف باليزر للاثار المعدنيه النحاسيه والبرونزيه

September 5, 2012

clip_image001

مشاركه من جروب اللى يدخل هنا اثار وبس لعشاق الحضارة والاثارclip_image003

 

                              

 

جامعه القاهرهclip_image005

كليه الاثار

قسم ترميم

 

 

 

 

clip_image006

 

clip_image007

 

clip_image008

 

              

1-  محمد حربى أحمد

2-   محمد فاروق عبد القادر الشيخ

clip_image009

 

 

د. هاله عفيفى

 

2011/2012

الليزر :

كلمه ليزر LASER  بالانجليزيه هى الحروف الاولى من عبارة

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”

وتعنى تعظيم الضوء بواسطه الانبعاث المثار للأشعه وشعاع الليزر عباره عن ضوء احادى الطول الموجى monochromatic light  

لون واحد يصدر فى شكل شعاع شديد التوازى collimated beam

وقد تم انتاج اول جهاز ليزر فى العالم عام 1960 على يد العالم ميمان واستخدم بلورة من الياقوت المطع بالكرورميوم تنبعث منها ومضات من الاشعه تحت الحمراء طولها الموجى 694.4 نانوميتر تميز ببريق شديد فى اتجاه الاشعه تحت الحمراء ولا تفقد شدتها مع زياده بعدها عن المصدر الا ببطئ شديد وتعتمد خواص كل نوع منها على نوع المادة المنبعث منها ونظام الليزر البصرى وعلى الطريقه التى يزود بها الطاقه

وتتفاوت طاقه أشعه الليزر من أقل من ملى وات إلى أكثر من ألف كيلو وات وعلى الرغم من اختلاف خصائص جميع أشعه الليزر إلا أنها تشترك فى خواص عامه وهى :

1-  أحاديه الطول الموجى (لون واحد ) monochromasy

2-  شديد التوازى parallelity

3-  موجاتها متطابقه تماما والتداخل فيما بينها يؤدى لزياده طاقتها

4-  نمط الأشعه اختيارى فمن الممكن أن تصدر بشكل مستمر continuous  أو فى شكل نبضات قصيره جدا ultra-short pulses

ان من اصعب العمليات فى عمليه المحافظه على التحف المعدنيه والحفاظ على الشكل الاصلى للقطعه وتركيبها الكيميائى والتى من الصعب تجنب اضرارها من قبل عمليات التنظيف التقليديه سواء الميكانيكيه او الكيميائيه وذلك لأنها تفتقر الى الدقه و يصعب السيطره عليها

وتعتبر تقنيه التنظيف بالليزر من أهم التقنيات الحديثه المستخدمة فى عمليه التنظيف حيث انها تختلف عن طرق التنظيف التقليديه سواء مكانيكيه او كيميائيه وفى كثير من الأحيان تكون هذه الطرق غير كافيه ويمكن ان تكون خطوره على المرمم وخصوصا مواد التنظيف الكيميائيه بما فيها من مواد قد تضر المرمم

حيث بدأ اسخدام الليزر فى مجال تنظيف الاثار المعدنيه عام 1970 وأول من استخدمه هو جون أسمس  john asmos  الذى قام بدراسات تجريبيه لتنظيف عينات من الرصاص عليها رواسب كلسيه وكذلك عينات برونزيه وبعد ذلك أجريت دراسات قليله على تطبيق الليزر فى مجال تنظيف الاثار المعدنيه

انواع أشعات الليزر المستخدمه فى التنظيف

1-  من انواع الليزر المستخدمه فى اغراض الترميم ليزر الياج yag laser وهو من افضل ليزرات المواد الصلبه التى تستخدم فى مجال الترميم منذ سنوات لعده اسباب منها تكلفتها القليله نسبيا وكفاءتها العاليه مع امكانيه تعديل مستويات الطاقه ويعطى هذا النوع نبضات قصير short pulse بالقرب من الاشعه تحت الحمراء بطول موجى يبلغ 1.064 ملليمتر (1.064*610) متر وعمليه  اصدار الليزر فى شكل نبضات يمكن التحكم فيها بسهوله حيث تتكون كل طلقه من النبضات من كميه محدده ومتكرره من الطاقه  المستخدمه فى عمليه التنظيف وعمليه قياس هذه الكميات من الطاقه والنبضات ذات الاطول القصيره لليزر هامه وذلك حتى لا تتعدى طبقه الصدأ المراد تنظيفها وتصل الى السطح الاثرى وتسبب تلفه ويمكن التحكم فى عدد النبضات المنبعثه فى الثانيه وكذلك فى المسافه بين جهاز اشعه الليزر وبين سطح الاثر المراد تنظيفه

 

2-  ومن انواع الليزر الاخرى المستخدمه لأغراض الترميم ليزر الاكسيمر excimer laser بتنظيف المبانى والقطع الحجريه وغيرها وعلى الرغم من أن هذه الطريقه تخضع لتجارب من حيث امكانيات التطبيق الا ان هذا النوع من الليزر يعتبر جيدا حيث يستطيع ازاله معظم مركبات نواتج الصدأ الموجوده على الاسطح الاثريه حيث يعتمد على استخدام موجات الاشعه فوق البنفسجيه القصيره التى تتميزر بوجود طاقه عاليه تستطيع كسر الروابط الجزيئيه للمركبات السطحيه الملوثه وازالتها بشكل كامل بدون احداث اى تلف لأسطح الاثر

 

ومن اهم مميزات التنظيف بالليزر

1-  التحكم العالى high control حيث يعطى للمرمم القدره على ازاله قدر محدد من الطبقات المراد التخلص منها بالاضافه الى انه يستطيع ان يوقف التنظيف عند المستوى المطلوب

2-  الاختياريه selectivity  تعطى للمرمم القدره على تمييز الطبقات التى سيتم ازالتها مع المحافظه على السطح الاصلى وهذا يعتمد على عدة عوامل مثل معدل انعكاس السطح surface reflection  ومدى ترابط مادته

3-  التطبيق الموضعى locatized action  حيث يتم تنظيف المنطقه الى توجه اليها فقط

لذلك فالتنظيف بالليزر يعتبر اختيار جيد لحل مشاكل الصيانه التى لا يمكن حلها أوالتى تتطلب حلولا صعبه بإستخدام وسائل التنظيف التقليديه فتستخدم هذه الطريقه لمعالجه الاثار عاليه الهشاشيه والتى حدث لها تغير altered objects  حيث من الممكن اتمام عمليه التنظيف بدون ايه ضغوط ميكانيكيه وبالتالى عدم حدوث هشاشيه fragmentation او تقشر لسطح الاثر

4-  من أهم مميزاته ايضا الامان والسرعه الكبيره مقارنه بالطرق الميكانيكيه الاخرى حيث ان النبضه الواحده المنبعثه من الليزر تستطيع تنظيف منطقه تصل مساحتها الى 25 مم2

5-  امكانيه ازاله نواتج الصدأ دون التأثير على السطح الاثرى مما يؤدى إلى الحفاظ على السطح الاصلى للأثر

6-  إزاله الاتربه والعوالق ونواتج الصدأ من على أسطح المناطق الزخرفيه ذات التفاصيل الدقيقه والطبقات الملونه والحساسه بأمان كامل وكفاءه جيده

7-  يمكن لمولد أشعه الليزر أن ينتج العديد من الأقطار المختلفه لحزمه الشعاع الأحادى تتراوح ما بين كسور الملليمترات الى واحد سم بما يعنى أن الجهاز يمكن ان يستحدم  لتنظيف التفاصيل الدقيقه للسطح وأيضا المساحات الكبيره

8-  يمكن للمرمم القائم بالتنظيف أن يوقف الجهاز لحظيا فى حاله انقطاع التيار الكهربى مما يعطيه تحكم افضل لوقف عمليه التنظيف عندما يقرر ذلك 

9-  يوجد نظامين لمولدات الليزر تستخد فى أعمال الترميم احداهما ثابت ويستخدم فى تنظيف القطع البرونزيه وغيرها من القطع الاثريه المنقوله والتى يتم نقلها اليه ليتم اجراء عمليه التنظيف والثانى متحرك يمكن نقله الى مكان وموقع الاستخدام ويمكن الوصول الى ادق التفاصيل من خلال الكابل المصنوع من الالياف البصريه المرنه واجراء عمليات التنظيف بسهوله

وفيما يلى ستعرض نبذه عن النحاس والبرونز

النحاس cu

يعتبر النحاس من اول المعادن التى استخدمت واستعملت من قبل الانسان وثانى المعادن من حيث تعدد المنافع بعد الحديد

النحاس هو عباره عن فلز احمر يتغير لونه وخصاصئصه عندما يتحد مع عناصر اخرى مشكلا مركبات مختلفه

اكتشف الانسان القديم النحاس وقام بإستخدامه فى ميادين شتى وهو يتواجد فى الطبيعه على عده اشكال منها ما يكون على سبيل المثال على شكل قطع حمراء مختلطه بالصخور من اكثر من الف سنه او موجود على شكل فقاعات هوائيه وفى هذه الحاله لا يصلح للأستخدام او صنع الادوات ولكن تم حل هذه المشكله من قبل السكان الرافدين وقاموا بعد ذلك فى استخدامه فى اغراض المعيشه وقد قام الانسان بعمليه صهر النحاس فى الالف السادس قبل الميلاد واعتبر صهر النحاس فن من الفنون ونتيجه لذلك شكلت الادوات المعدنيه وذلك بصب الفلز المصهور فى قوالب مصنوعه من الحجر

ويتميز النحاس بالعديد من الخواص الفيزيائيه حيث :

1-  يعتبر موصل جيد للكهرباء والحراره

2-  سهل فى عمليه السحب والطرق

3-  يدخل النحاس فى تركيب العديد المسبائك حيث سضاف على الذهب بكميات قليله لإعطاء الصلاده الكافيه وتصنع به العملات المعدنيه

البرونز:

فهو اسم يطلق على طائفه من سبائك النحاس المعدنيه وتتكون عاده من النحاس والزنك والقصدير وقد استخدم من قبل البشر فى العصر البرونزى

ينتج البرونز من خلط النحاس بالقصدير بمعدل 90% من النحاس الى 10 % من القصدير

 

 

 

 

 

 

اهم مظاهر التلف للمواد الاثريه النحاسيه والبرونزيه :

تؤدي عملية الصدأ في مراحلها الأولي إلي تكوين طبقة بالغةالدقة من نواتج الصدأ علي سطح الأثر تزداد سمكا وتنوعا باستمرار عمليةالصدأ إلي أن تتحول المعادن تماما إلي نواتج الصدأ إذا توافرت الظروفالمساعدة علي ذلك وتسمي الطبقة التي تكونت علي سطح المعدن بسبب التفاعلاتبين المعدن والوسط المحيط باسم الباتينا . وتختلف هذه الطبقة في تركيبهاالكيميائي وخواصها الكيميائية والفيزيائية عن المعدن أو المعادن المكونةلسبيكة الأثر .
والواقع أن التعريف الأصلي والمحدد للباتينا ينحصرفي الطبقة السطحية المتكونة علي المشغولات المعدنية لمعدن النحاس وسبائكهوتأخذ العديد من الألوان والمظهر والتركيب الكيميائي طبقا للعديد منالعوامل الداخلية والخارجية المحيطة بالأثر .

وبالنسبةللمعادن الأخرى فإن هذه الطبقة تسمي بنواتج الصدأ للمعدن . وأن كان من بابالتساهل والتيسير بالنسبة لكل العاملين في حقل الآثار من مرممين وأثريينفإنه قد يسمح باستخدام لفظ الباتينا لتعبر عن القشرة السطحية التي تكونتبالقدم علي سطح الأثر وأن كان لابد للمرمم أن يكون ملما بالمجال الأصليلاستخدام مصطلح الباتينا .


والباتينا تنقسم إلي نوعين :.
1– الباتينا النبيلةNoble patina
وهذاالنوع من الباتينا المتكونة علي الآثار البرونزية أو النحاسية بمعدل بطئجداً في شكل طبقة رقيقة مستوية ناعمة مغطية  تماما لسطح الأثر مع أظهار كاملالتفاصيل الدقيقة والأصلية لهذه الأسطح وطبقاً لهذه الشروط فإن تكوينهايكون غالبا في الأجواء الجافة الخالية من التلوثات الجوية . وفي حالة توفرنسبة ضئيلة من بخار الماء تأخذ شكل طبقة المينا وبألوان جميلة


2-الباتينا الغير نبيلة  Malgimant patina
وهذاالنوع من الباتينا يظهر غالبا علي الآثار البرونزية في شكل بقع خضراءفاتحة اللون في الباتينا الأصلية وتنمو هذه البقع في شكل إشعاعي وفي العمقأيضا مستهلكة المعدن أسفلها بطريقة مشابهه للصدأ الحفري نطلق علي هذا النوعمن الباتينا مرض البرونز

 

 

ميكانيكيه استخدام الليزر فى التنظيف وامثله على ذلك :

عند انطلاق اشعه الليزر فإن قوه الامتصاص الطاقه تؤدى الى تسخين سريع هذا التسخين يؤدى الى التفكك والاتساع للأتربه والأتساخات والجزيئات المتآكله حتى يسهل ازالتها

حيث ان التنظيف بالليزر يعتمد على :

1-  الطول الموجى

2-  كثافه الطاقه المنبعثه

3-  مده النبضه

4-  تكوين القشره وسمكها

 

ومن امثله القطع الاثريه التى تم تنظيفها بواسطه تقنيه الليزر :

1-  عملتان معدنيتان مصنوعتان من النحاس copper roman coins

حيث تم التطبيق على عملتين معدنيتين من العملات الرومانيه حيث يصل متوسط سمكهم الى 1.2 مملى وقطرهم 20 مم 18.5 مم حيث استخدم اشعه ليزر ياج حيث كانت مده النبضه من 8 نانو ثانيه الى 80 ميكروثانيه

 

2- وهناك مثال اخر :حيث استخدمت تقنيه التنظيف بالليزر لإزاله بقعه كلور من قطعه برونزيه حيث تم اطلاق اشعه ليزر krf حيث وصلت بقعه الليزر المستخدم 5.6سم ثم تم عمل طلقات بالليزر وصلت الى 30طلقه وجدنا ان تركيز الكلور الموجود فى القطعه انخفض من 8.6% الى 5.5%

وعند استعراض نتائج التنظيف بالليزر على القطعه البرونزيه والعملات المعدنيه النحاسيه نجد ان التنظيف بالليزر اكثر امنا وفاعليه فى عمليه التنظيف

 

 

صور توضح نتائج عمليه التنظيف بالليزر على بعض العملات 

 

clip_image011

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

clip_image013clip_image015

 

 

 

 

 

 

 

 

المراجع

 

1- Laser ablation threshold of cultural heritage metals

 

2-in-process monitoring technique for laser cleaning. g.mlee , ke watins , laser group depatement of engineering university of liver pool 2000

 

3-Comparative Laser Spectroscopy Diagnostics for Ancient

M etallic Artefacts Exposed to Environmental Pollution

 

4- laser cleaning on roman coins

 

5-laser yellowing

 

6-Laser Cleaning as a Conservation

Technique for Corroded Metal Artifact

 

 

7-  محمد محمد عبده عبد البر , دراسه تقنيه وعلاج الاثار البرونزيه المذهبه فى مصر القديمه , دراسه دكتوراه , قسم ترميم , كليه الاثار , جامعه القاهره

 

8-  جيهان عادل محمود على , دراسه علميه لأستنباط طرق لترميم وصيانه الاثار البرونزيه , قسم الترميم , كليه الاثار ,جامعه القاهره

 

 

9-  محمد معتمد مجاهد , دراسه تطبيقيه ومعمليه لعلاج وصيانه الاثار المعدنيه بإستخدام التقنيات الحديثه , قسم ترميم , كليه الاثار , جامعه القاهره

 

by : Mohamed harby

 

 

Leave a Comment

Leave a Reply

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: