Метод также полезен для анализа исторических картин и выявления рака кожи.

Увеличить / Georgia Tech Александр Локет (слева) и Дэвид Цитрин (справа) с изображением погребального креста 16-го века, используемого в их исследовании.Georgia Tech-Lorraine

В 1843 году археологи раскопали могильники аббатства Ремиремонт в Лотарингии, Франция (аббатство было основано в 7 веке). В те далекие времена существовал обычай хоронить умершего с крестообразными бляшками, вырезанными из тонких листов свинца, расположенных поперек груди. Кресты часто включали начертанные молитвы, но многие из этих надписей были нечитаемыми из-за вековых слоев коррозии. Теперь междисциплинарная команда ученых успешно подвергла один такой погребальный крест терагерцовой (ТГц) визуализации и выявила его скрытую надпись — фрагменты молитвы Господней (Pater Noster).

“Наш подход позволил нам прочитать текст, который был скрыт под коррозией в течение нескольких сотен лет”, - заявил из авторов разработки Александр Локет из Georgia Tech-Lorraine в Меце, Франция. “Очевидно, что методы, которые получают доступ к такой информации, не повреждая объект, представляют большой интерес для археологов”. По словам авторов, этот метод также полезен для изучения исторических картин, выявления рака кожи, измерения толщины автомобильных красок и обеспечения правильного прилипания покрытий лопаток турбин.

В последние годы различные передовые неразрушающие методы визуализации оказались благом как для защитников природы, так и для археологов. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Например, проникающий в землю радар (радиоволны) отлично подходит для поиска захороненных артефактов, а лидар полезен для создания карт с высоким разрешением поверхности. Инфракрасная рефлектография хорошо подходит для некоторых произведений искусства, материалы которых содержат пигменты, отражающие много инфракрасного света. Ультрафиолетовый свет идеально подходит для идентификации лаков и обнаружения любой ретуши, которая была сделана с белыми пигментами, содержащими цинк и титан, хотя ультрафиолетовый свет не проникает через слои краски.

Существует также много технологий рентгеновской визуализации, которые использовались для выявления новых деталей об артефактах, включая знаменитый портрет Антуана Лавуазье и его жены 1788 года работы неоклассического художника Жака-Луи Давида; корпус любимого военного корабля Генриха VIII "Мэри Роуз", который затонул в бою в 1545 году;гробница Эдварда Вудстока 14-го века; и таинственный механизм Антикитера, древнее устройство, которое, как полагают, использовалось для отслеживания небес.

Увеличить / Три вида картины Мадонна в Прегьере. (l-r) фотография в видимом свете, ультрафиолетовая флуоресценция и инфракрасная рефлектография.Junliang Dong et al., 2017

По словам Дэвида Цитрина из Georgia Tech, ТГц-визуализация заполняет критический пробел в частотах от 100 ГГц до 10 ТГц. Техника дает исследователям возможность быстро и без особых затрат изобразить большой объект и извлечь полезную информацию об этом объекте. Еще лучше, ТГц-излучение может проникать в краски и глазури, не повреждая их.

Цитрин сравнил технику с тем, как сейсмологи идентифицируют различные слои породы в земле, испуская звуковые импульсы, а затем измеряя возвращающееся эхо. Терагерцовая визуализация использует высокочастотные импульсы электромагнитного излучения во многом таким же образом, измеряя, как это терагерцовое излучение отражается от различных слоев краски.

Этот метод основан на работе Citrin 2017, применяющей терагерцовые сканеры и обработку данных для изучения слоев картины 17-го века: Мадонна в Прегиере, приписываемая мастерской Джованни Баттиста Сальви да Сассоферрато. Картина была помещена лицом вниз, и сканер излучал импульсы ТГц-излучения каждые 200 микрон через холст, измеряя отражения, чтобы различить слои толщиной от 100 до 150 микрон.

Увеличить / ТГц-изображение Мадонны в картине Прегьера, приписываемой мастерской Джованни Баттиста Сальви да Сассоферрато.Junliang Dong et al., 2018

Сочетание ТГц-визуализации с прорывом в обработке сигналов для устранения шума, предоставленного аспирантом Джунляном Донгом, позволило команде различить слои толщиной всего 20 микрон. Это важный порог, потому что большинство картин, созданных до 18-го века, имеют чрезвычайно тонкие слои краски, что очень затрудняет их изучение. Это позволило команде количественно определить шесть различных слоев поверх поддержки холста: связующий слой (gesso), базовый слой imprimatura, который служит герметиком, базовый слой underpainting, фактическая картина (изобразительный слой) и покрытие защитного лака.

Орельен Вашере, директор Музея Шарль-де-Брюйер в Ремиремонте, организовал передачу сильно проржавевшего средневекового креста в лабораторию Цитрина в Georgia Tech-Lorraine, надеясь, что Цитрин сможет обнаружить, что лежит под коррозией. “Этот тип креста обычно несет надписи молитв или информацию об умершем”, - сказал Вашере. “Считается, что их цель состояла в том, чтобы удостоверить отпущение грехов человека, облегчая его проход на небеса”.

Сравнение надписи на (а) оригинальном кресте до удаления коррозии, (б) конечном терагерцовом изображении после постобработки и (в) кресте после удаления коррозии.Georgia Tech-Lorraine

Данные, собранные при первоначальном сканировании, дали необработанные изображения, которые были слишком шумными, чтобы выявить много дополнительных деталей, но Донг снова смог придумать решение, вычитая и объединяя данные с разных частот, чтобы восстановить и улучшить изображение. Это позволило прочитать латинскую надпись, написанную скорописью каролингов. Вашере идентифицировал слова и фразы как часть Pater Noster: tuum fiat voluntas tua, часть quotidianumи части dimittimus и tentationem.”.

Молитва из прошлого — терагерцовая визуализация показывает скрытую надпись на погребальном кресте 16-го века