SVĚTLO a ZÁŘENÍ Účinky UV, VIS a IR záření na sbírkové materiály. Metody měření záření. Možnosti úpravy, regulace a eliminace účinků záření C2860 Teorie prostředí a preventivní konzervace Záření • Elektromagnetické záření = elektromagnetické vlnění či proud částic (fotonů) • Energie záření je dána • Vlnovou délkou λ • Frekvencí (kmitočtem) • Čím nižší vlnová délka (nm), tím vyšší energie (eV) Druhy elektromagnetického záření významné pro PK • Ultrafialové záření UV • Viditelné světlo VIS • Infračervené záření IR • Každý druh má jinou energii a způsobuje jiné poškození Ultrafialové záření UV • UV-A 315-400 nm • UV-B 280-315 nm • UV-C pod 280 nm • Rizika • Rakovinotvorné • Žloutnutí - +3 eV • Využití v K-R • Desinfekce, desinsekce • Prosvětlování • Analýza materiálů UV-VIS https://science.nasa.gov/ems/10_ultravioletwaves Viditelné světlo VIS • 380-780 nm • Blednutí – 2-3 eV https://science.nasa.gov/ems/09_visiblelight Infračervené záření IR • NIR Blízké 0,76-5 μm • MIR Střední 5-30 μm • FIR Vzdálené 30-1000 μm • Rizika • Emise tepla • Využití v K-R • Analýza materiálů – FTIR spektroskopie https://science.nasa.gov/ems/07_infraredwaves Základní veličiny Zářivý tok Φ, watt (W) • energie všech vlnových délek procházející určitou plochou za jednotku času Intenzita záření Ι (W∙m−2) • množství energie (hustota zářivého toku) dopadající na jednotku plochy 𝐼 = Φ 𝑆 Světlený tok Φ, lumen (lm) • množství světelné energie přenesené nebo vyzářené za jednotku času; • charakterizuje světelný výkon záření či jeho zdroje Intenzita osvětlení (osvětlenost, osvětlivost) E, lux (lx) • množství světlené energie (hustota světelného toku) dopadající na jednotku plochy (lm ∙ m−2) Osvětlení je nepřímo úměrné čtverci vzdáleností a je tím slabší, čím šikměji paprsky dopadají – Zákon převrácených čtverců Zákon převrácených čtverců • Intenzita světla dopadajícího na plochu (např. plátno) klesá s druhou mocninou vzádlenosti zdroje světla od plátna https://energyeducation.ca/encyclopedia/Inverse_square_law https://www.youtube.com/watch?v=yRahrceUglg Světelná expozice = osvit • množství světelné energie dopadající za jednotku času (součin intenzity osvětlení a času); • měří se v lx∙h (klx∙h, Mlx∙h) • Reciproční princip: světlená expozice 300 lx po dobu 1h = světelná expozice 50 lx po dobu 6h Roční světelná expozice • maximální přípustná doba osvětlení - lx∙h/rok, Mlx∙h/rok Energie UV záření (mikrowatt na lumen μW∙lm−1) • podíl UV záření v rámci VIS Světelná expozice - výpočet Jaká je světelná expozice v lxh u grafiky, vystavené po dobu 30 týdnů? Muzeum je otevřené 8h denně, 6 dní v týdnu a dopadá na ni světlo 100 lx 30 (počet týdnů)⨯ 8 (počet hodin denně) ⨯ 6 (počet dní v týdnu) = 1 440h 1 440 (celkový počet hodin) ⨯ 100 (osvětlení) = 144 000 lxh = 144 klxh = 0,144 Mlxh Další pojmy Teplota chromatičnosti – barevná teplota Tc (K) – charakterizuje VIS, udává přechod z teplé do studené oblasti • přímo úměrná tzv. relativnímu činiteli poškození – empiricky daný činitel uvádějící míru poškození novinového papíru daným zdrojem světla v porovnání se zářením normalizované žárovky • upřednostňováno teplé světlo s Tc do 2 800 K • Čím vyšší Tc, tím vyšší energie záření a tím negativnější vliv na exponáty Index podání barev Ra (CRI) • hodnocení věrnosti barevného vjemu, který vznikne z daného zdroje porovnáním s denním světlem • CRI 0 – nemožné rozeznat barvy • CRI 100 – přirozené podání barev • Pro exponáty alespoň CRI 85 • Označení zdrojů světla: • 18W/840 • příkon 18 W, • Ra 80-89, • Tc 4 000K Zdroje světla • Přirozené – denní – přímé, odražené, rozptýlené, zdrojem je Slunce • Umělé – vlastnosti se liší v závislosti na zdroji • Žárovky • Halogenové žárovky • Zářivky • Kompaktní zářivky • Halogenidové výbojky • Sodíko-xenonové a vysokotlaké výbojky • LED (light emitting diode) • Optické kabely Přirozenné denní (sluneční) světlo • Poskytuje příjemné podání barev, Ra 100 • Vykazuje vysoký podíl UV záření 300-600 μW/lm • Intenzita osvětlení a Tc velmi kolísá těžko kontrolovatelné v čase = 3 000-12 000 K • Není vhodné při vystavování předmětů kulturní povahy Žárovky • Vynikající barevné podání barev – Ra 100 • Nízký podíl UV – 75 μW/lm • Nízká cena • Tc – 2 700- 2 800 K • Vysoký podíl IR – velká výhřevnost – nevhodné do vitrín • Nízká životnost – 1 000h • Světlo vyzařováno z rozžhaveného W vlákna Halogennové žárovky • Žárovka s příměsí halogenu • Vynikající podání barev – Ra 100 • Tc 3 000 K • Vysoký podíl UV – 100-200 μW/lm • Až o 30 % úspornější než klasické • Živostnost – 2 000 h • 5x cena • Horší podání barev – Ra 50-60, u kvalitnějších > 80 • Tc – 3 000-6 500 K • Podíl UV – 75-100 μW/lm • Živostnost – 10 000 – 15 000 h • Poměrně velké rozměry vyzařovací plochy • Záření generováno nízkotlakým výbojem v parách Hg. S využitím luminoforu je záření převedeno na světlo Zářivky Kompaktní zářivky • Dobré podání barev – Ra 85 • Tc – 2 700 – 5 000 K • Podíl UV – 100 – 150 μW/lm • Živostnost – 10 000 h • Malá výhřevnost • Vyšší cena – cca 10x dražší než žárovka • Tzv. úsporná zářivka • Záření generováno nízkotlakým výbojem v parách Hg. S využitím luminoforu je záření převedeno na světlo • Různé podání barev – Ra 65 – 90 • Tc – 3 000 – 4 000 K • Vysoký podíl UV – nutnost filtrace • Živostnost – 5 000 – 10 000 h • Výborné bodové světlo • Vysoký měrný světelný výkon • Nevhodné k častému spínání • Světlo generováno zářením par Hg a příměsí halových prvků a vzácných zemin Halogenidové výbojky LED osvětlení (light emitting diode) • Vynikající podání barev – Ra 70-90 • Tc – 3 000 – 4 000 K • Nízký podíl UV – 0 – 75 μW/lm • Životnost – 10 000 – 80 000 h • Malá výhřevnost – vhodné do vitrín • Výborný bodový zdroj • Vysoká cena • Polovodičový světlený zdroj • Nulový podíl UV • Vhodné do vitrín • Vysoká cena • Světlo vedeno ze světelného generátoru (halogenová žárovka nebo vysokotlaká výbojka, stmívač, filtr) optickým vláknem Optická vlákna Fotografické blesky • Podíl UV – 0,01 – 0,72 mW∙lm – 10x překročený akceptovatelný podíl UV • Intenzita osvětlení – 50x vyšší než sluneční světlo v letním období, trvá pouze 0,001 s • Světelná expozice – cca 600 lx nebo 0,17 lxh • Lze odfiltrovat UV podíl • Nízké riziko poškození při jednorázovém skenování • Halogenové žárovky či xenonové výbojky emitují relativně nízké dávky záření • Načítá se každá dávka Skenery a kopírky Vybrané zdroje světla a jejich parametry Poškození světlem • Kumulativní a nevratné!! • Míra účinku je nepřímo úměrná vlnové délce • Fotomechanické poškození – poškození UV zářením • strukturní změny, • žloutnutí, zeslabení až rozpad materiálů • energie fotonů >3 eV • Fotochemické poškození – poškození VIS • blednutí barev, • energie fotonů 2-3 eV = VIS • Termodynamické poškození • dilatace materiálů, • účinkem IR – lokální zvýšení teploty, urychlení fotochemických reakcí • Rozsah poškození závisí na • Intenzitě osvětlení • Vlnové délce dopadajícího světla • Celkové expozici • Materiálu • Aktuálním stupni poškození Poškození VIS • 0 - unexposed; • A - 0.17 Mlx h; = 1 day of sunlight or 1 year at 50 lux • B – 1.7 Mlx h; • C – 6.2 Mlx h; • D – 17 Mlx h; • E – 67 Mlx h; = 8 months sunlight or 400 years at 50 lux. Poškození UV zářením • E – 67 Mlx h; = 8 months sunlight or 400 years at 50 lux. • Bez UV filtru • S UV filtrem Citlivost materiálů • Kompozitní materiály – dle nejcitlivější složky • Při požadavku na zvýšení intenzity osvětlení lze hodnotu lx násobit 3 a zkrátit tak dobu vystavení • Blue Wool Stnadrads ISO R 105 • škála vlněných vláken, barvených různými modrými barvivy o rozdílné citlivosti – liší se doba expozice světlem, po které začínají vlákna blednout • Rozdělení na 3 skupiny: citlivé (1-3), středně citlivé (4-6), odolné (7,8) • ISO stupeň 1-4 • organická barviva, pastely, kresby sépiovou hnědí, kolorované a japonské tisky, kolorované a barevné fotografie, všechna díla na papíře nebo již vybledlá • ISO stupeň 5-8 • odolnější barviva (anorganické pigmenty), kresby grafitem či uhlem na kvalitním bílém papíře, černobílé tisky, rytiny, černobílé fotografie a plastových podkladech Hodnota celkové expozice (v Mlxh), která způsobí JNF Doporučené maximální roční expozice světlem pro jednotlivé kategorie materiálů • Kritériem je tzv. „právě registrovatelné vyblednutí“ JNF (just noticeable fade) Doporučené roční světelné expozice pro jednotlivé kategorie materiálů dle citlivosti Co sledovat aneb měření parametrů světla https://manual.museum.wa.gov.au/light-control • Intenzita osvětlení VIS • luxmetry • Celková expozice Mlx h • Roční celková expozice Mlx h/rok • kumulativní dávka dopadajícího světla • Podíl UV záření • UV metry • měří množství energie svazku UV v každém lumenu světla (W∙m2) • IR záření • teploměr • zahřívání povrchu • Světelný průkaz památky • Záznam o vývoji světelné expozice pro jednotlivé světlocitlivé předměty • Data umožní nastavit strategii ochrany předmětu proti světlu v rámci výstavních plánů a zápůjček Ochranna vůči negativním účinkům světla • Zamezení/omezení vstupu světla do objektu • Exteriérové stavební prvky – okenice, venkovní žaluzie, markýzy • Ochranné prvky v interiéru • Závěsy, rolety, vnitřní okenice, okenní sklo, výmalba Ti nebo Zn bělobou (částečná absorpce UV), zastínění přímého světla ze zdroje • Doplňková opatření • UV fólie, UV lak na interiérové straně okna – účinnost s časem klesá a je potřeba je obnovit, průběžně kontrolovat světelné parametry • PET fólie – bezpečnostní, reflexní, UV absorbce • Další ochranná opatření • Speciální zasklení s vrstvou kovu a deklarovanou mírou odrazivosti, • Vrstvené sklo – spojení silikátového skla (samo pohltí jen UVB a UVC) a fólie PVB – pohltí až 99 % UV • PMMA desky (Perspex), PC – při vystavování cených světlocitlivých předmětů, ochrana před poškrábáním • Výběr vhodných zdrojů světla a případné filtry UV záření • Stanovit pravidla pro hodnoty osvětlení a UV záření • Rozdělení sbírek do kategorií dle jejich světlocitlivosti • Určení maximální přípustné doby expozice • Zavedení kritéria pro „rychlost vyblednutí“ JNF • Nevystavovat předměty v exteriéru • Vypínat osvětlení v nepřítomnosti návštěvníků/stmívače • Předměty mimo dosah přímého venkovního osvětlení • Oddělit vstupní prostory od expozic https://www.restauratorisenzafrontiere.com/aperte-le-iscrizioni-al-corso-di-documentazione- e-di-imaging-multispettrale-per-gli-operatori-dei-beni-culturali/ http://www.researcheritage.com/2018/09/terahertz- applicata-ai-beni-culturali.html Stručné shrnutí • Čím míň, tím líp • Pod 50 lx – textil, papír, fotografie, peří, …. • Do 150 lx – polychromie, nábytek, akrylové barvy, …. • Do 300 lx – kámen, kov, …. • Vícemateriálové předměty vždy podle nejcitlivějšího • UV pod 75 μW lm−1 • Definovat expoziční čas • Sledovat průběžné hodnoty • Při vysokých hodnotách okamžitě řešit – proč, jak • Okamžitě najít řešení při zaznamenání blednutí • Proč? Jak vyřešit? • Ztráta barvy je trvalá!! • Vyvarovat se extrémnímu osvětlení – snížení osvětlení = prodloužení životnosti barev Vyzkoušej se: https://quizizz.com/join/quiz/604e51d398a59c001d8df 5f0/start?studentShare=true https://www.canada.ca/en/conservation-institute/services/conservation-preservation- publications/canadian-conservation-institute-notes/measurement-ultraviolet-radiation.html https://www.preservationequipment.com/Catalogue/Instruments/UV-Light-Monitors/UV-Light- meter http://www.odbornecasopisy.cz/res/pdf/39416.pdf Identification and Preservation of Cultural Heritage https://www.chemistryviews.org/details/ezine/9610631/Identification_and_Preservation_of_Cultural _Heritage.html