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Naturwissenschaftliche Informationen, insbesondere die chemische Zusammensetzung der Objekte, können Hinweise auf die Hintergründe der Objektherstellung liefern, die der alleinigen kunsthistorischen Begutachtung verborgen blieben. Es können nicht nur Fragen nach dem Prozess, Zeitpunkt und Ort der Herstellung beantwortet werden. Die chemische Analyse gibt auch Hinweise auf Ereignisse und Veränderungen, die erst nach der Fertigstellung des Objektes erfolgten. So werden Alterungsphänomene oder historische Überarbeitungen und Restaurierungen aufgedeckt, aber auch Konservierungsstrategien zur Erhaltung der Kunstwerke unterstützt. Durch den technologischen Fortschritt im Bereich der röntgenanalytischen Methoden, die berührungsfrei, ohne Probennahme und ohne Schädigung für das Untersuchungsobjekt arbeiten, erschließen sich dem Analytiker erstmalig Möglichkeiten, auch sehr wertvolle und fragile Objekte zerstörungsfrei zu untersuchen.
Naturwissenschaftler arbeiten mit Archäologen, Kunsthistorikern und Restauratoren zusammen, um Materialinformationen über Kunstwerke mit den Erkenntnissen aus Altertumsforschung, Kunstgeschichte und Denkmalpflege zu verbinden. Röntgenfluoreszenz und Röntgenemission sind die Methoden der Wahl, wenn wertvolle und fragile Objekte zerstörungsfrei zu untersuchen sind.
Trace elements of ancient gold such as Pt, give fundamental information on the circulation of the metal in the past. In the case of objects from the cultural heritage, the determination of trace elements requires non-destructive point analysis in general. These conditions and the need of good detection limits restrain the number of applicable analytical techniques.
After the development of a PIXE set-up with a selective Cu or Zn filter of 75 µm and of a PIXE-XRF set-up using a primary target of As, we tested the possibilities of spatially resolved Sy-XRF to determine Pt in gold alloys. With a Zn filter, PIXE showed a detection limit of 1000 ppm in gold while PIXE-XRF lowers this detection limit down to 80 ppm. This last value being constrained by the resonant Raman effect produced on gold. In order to improve the detection limit of Pt keeping the non-destructiveness and access to point analysis, we developed an analytical protocol for XRF with synchrotron radiation at BESSY II, using the BAMline set-up. The L-lines of Pt were excited by a beam of energy above and below 11.564 keV and measured using a Si(Li) detector with a 50 µm Cu filter. A µ-beam of 100250 µm2 was used according to the size of the sample. The determination of the Pt content in the samples was carried out by Monte-Carlo simulation and subtraction of Au and Pt spectra obtained on pure standards. The limit of detection for Pt of 20 ppm was determined by using certified standards. The detection limits of a small set of other characteristic elements of gold were also measured using an incident energy of 33 keV.
Measuring in a non-destructive way the characteristic trace elements of the metal allows following the circulation of gold in the past. The aim of this work is to probe the possibilities of X-ray fluorescence with high energy synchrotron radiation (SR-XRF) at the BAMline at BESSY II to determine the concentration of Pt in ancient gold alloys. A HP-Ge detector was used to measure the Pt K-lines excited with an incident energy of 79.5 keV. Data processing was done by subtraction of a Pt free gold standard spectrum from the spectrum of the sample. Depending on the sample composition, the MDL ranges between 40 and 90 ppm. The first results obtained for a small set of gold alloys of different thickness, size and composition showed that high energy SR-XRF is a significant method for the non-destructive determination of Pt in gold.