FT-IR-Spektroskopie: Zerstörungsfreie Werkstoff- und Materialbestimmung

Die Fourier-Transform-Infrarot Spektroskopie (kurz FTIR-Spektroskopie oder FT-IR-Spektroskopie) ist eine zentrale Analysemethode für die Molekülspektroskopie. Die zerstörungs- und kontaktfreie Methode setzen wir für die chemische Identifizierung von Werkstoffen und Materialien sowie von nachträglich eingebrachten Fremdsubstanzen ein. Diese Informationen ermöglichen es uns, die optimalen Bedingungen für die Erhaltung zu bestimmen und die idealen Materialien für die Holz- und Möbelrestaurierung zu wählen.

Was ist FT-IR-Spektroskopie?

Die FT-IR-Spektroskopie liefert ein Infrarotspektrum der Absorption oder Emission eines Festkörpers, einer Flüssigkeit oder eines Gases. Da dieses Spektrum für jeden Stoff spezifisch ist, lassen sich auf Grundlage der Messung Rückschlüsse darauf ziehen, um welches Material es sich bei der Probe handelt. Der Namenszusatz Fourier-Transformation bezeichnet einen mathematischen Prozess, der erforderlich ist, um die Rohdaten der Messung in das eigentliche Infrarotspektrum umzuwandeln.

Ein Lichtstrahl aus vielen Lichtfrequenzen wird in einer breitbandigen Lichtquelle erzeugt und in ein Michelson-Interferometer, eine bestimmte Spiegelanordnung, gelenkt. Im Interferometer werden verschiedene Wellenlängen des Lichts unterschiedlich schnell moduliert, sodass der Strahl, der das Interferometer verlässt, in jedem Moment ein anderes Spektrum aufweist. Das FT-IR-Spektrometer misst, wie viel von diesem Lichtstrahl von der Probe absorbiert wird. Ein Computer errechnet, wie hoch die Absorption des Probenmaterials bei den verschiedenen Wellenlängen des Lichts jeweils ausfällt.

FT-IR-Spektrometer sind die meistverbreiteten Spektrometer in der Infrarotspektroskopie. Geräte für Standardanalysen sind sehr kompakt, transportabel und damit auch für mobile Messungen geeignet. Im Wesentlichen kann ein FT-IR-Spektrometer in allen Anwendungsbereichen eingesetzt werden, in denen auch ein dispersives Spektrometer eingesetzt werden kann. Allerdings bietet die FT-IR-Spektroskopie die entscheidenden Vorteile, dass sie im Vergleich zu anderen spektroskopischen Methoden

  • empfindlicher
  • genauer und
  • schneller arbeitet.

Damit ist auch das Spektrum an analysierbaren Materialien erweitert.

Die Daten der FT-IR-Spektroskopie für die Restaurierung nutzbar machen

Egal welches Material oder welche Materialmischung wir mit der FT-IR-Spektrometrie beproben, wir erhalten zunächst ein Infrarotspektrum. Um diese Daten für die Materialanalyse zu „übersetzen“, also konkret zu identifizieren, um welche Materialien oder welche Materialmischung es sich dabei letztendlich handelt, bedienen wir uns der IRUG-Spektraldatenbank. Sie ist eine fortlaufend erweiterte Sammlung von Infrarot- und Raman-Referenzspektren, die bei der Untersuchung von Kulturgütern und Kunstwerken gemessen wurden.

Die Datenbasis enthält bereits über 2100 Referenzdatensätze zu verschiedenen Materialtypen wie

  • Kohlehydrate und Polysaccharide
  • Glas
  • Materialmischungen mit Bestandteilen aus mehreren Klassen wie Lackfilme und Verbundwerkstoffe
  • Naturharze
  • Chemisch synthetisierte Harze (Kunstharze)
  • Natürliche und synthetische Farbstoffe und Pigmente
  • Öle und Fette
  • Tierische, pflanzliche und fossile Wachse
  • Sedimentgesteine

All die IR-Spektren der verschiedenen Materialtypen, Materialien und Materialmischungen lassen sich somit vergleichen und eindeutig identifizieren. Die Datensätze sind öffentlich einsehbar und durchsuchbar. So identifizieren wir beispielsweise, woraus sich eine Lackschicht auf einem Möbel zusammensetzt, und können daraus ableiten, welche Materialien wir zur Entfernung, Konservierung und Restaurierung der Lackschicht idealerweise verwenden sollten. Auch in der Analyse von Farbpigmenten und der Rekonstruktion exakter Rezepturen von Pigment-Bindemittel-Systemen ist die FT-IR-Spektroskopie hervorragend einsetzbar.

Unsere Holz- und Möbelrestauratoren der Zentralen Restaurierungswerkstatt Berlin beraten Sie im Rahmen der persönlichen Begutachtung Ihrer restaurierungsbedürftigen Möbel oder Holzobjekte vor Ort, ob eine spektroskopische Untersuchung zur Konzeptentwicklung Ihrer Möbelrestaurierung sinnvoll ist.

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