Les performances de la LIBS : comment mettre en évidence des traitements de surface ?

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Méthode récente et encore méconnue, la LIBS dispose pourtant d’atouts non négligeables pour mener à bien des analyses scientifiques avec une grande précision. Elle permet, en particulier, de construire des profils de composition en profondeur, de la surface vers l’intérieur du matériau. On peut alors identifier des traitements de surface, comme des dorures ou des argentures.

Comment la LIBS met-elle en évidence une dorure ?

Il est parfois difficile d’analyser les objets en métal précieux (or ou argent) en raison de l’impossibilité de réaliser des prélèvements. Les études scientifiques sont alors partielles.

C’est là que la LIBS intervient.

La spectroscopie par claquage induit par éclair laser analyse les constituants élémentaire des matériaux.

Le laser est focalisé sur la surface du métal. A chaque impact, le matériau est vaporisé. On peut alors déterminer sa composition.

En réitérant l’opération sur le même point, cette ablation laser permet de pénétrer progressivement dans la matière et à chaque nouveau tir on obtient un spectre, donc une composition élémentaire.

Nous pouvons alors construire un profil de concentration en fonction de la profondeur :

Le croisement des deux courbes indique qu’il y a une forte concentration d’or en surface (points bleus) mais très vite, la composition du métal change : de l’argent se trouve sous l’or. La LIBS a permis d’identifier une dorure sur un objet en argent.

Quels sont les avantages de la LIBS ?

La LIBS permet de répondre à de nombreuses questions posées par les objets d’art, de manière plus complète que par d’autres outils portables tels que la fluorescence X (pXRF) : analyser un métal sous une couche de corrosion ou sous une dorure, reconstituer une stratigraphie de peinture sans prélèvement, …

Nous utilisons la LIBS in situ et sans prélèvement.

Nous appliquons cette technique sur tout type de matériaux : métaux, roches, céramiques, peintures, …

Attention : l’exploitation des spectres LIBS n’est ni automatique ni triviale. Elle demande une expérience, des compétences et une attention toutes particulières !

Besoin de plus d’informations ?

Notre laboratoire de Bordeaux, Re.S. Artes, est spécialisé depuis plus de 10 ans dans l’étude, l’analyse et la datation des objets d’art et d’archéologie. Il a été créé par deux docteurs ayant près de 25 ans d’expérience dans ce domaine : contactez-nous

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Quelle méthode de datation pour quelle période chronologique ?

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Les méthodes de datation scientifique (carbone 14, thermoluminescence, OSL, dendrochronologie, archéomagnétisme, ESR, U/Th, …) ont chacune leur champ d’application et leurs limites. Les connaître permet de les utiliser correctement en fonction des matériaux présents et de l’espace chronologique dans lequel on se situe. On vous dit tout !

Quelles méthodes peut-on utiliser pour dater l’Holocène ?

Pour les périodes chronologiques allant de l’époque contemporaine au Mésolithique (soit environ les 12 000 dernières années), nous disposons de cinq méthodes de datation majeures :

datation de l'Holocène

Quelles méthodes peut-on utiliser pour dater le Pléistocène ?

Pour les périodes paléolithiques et les applications géologiques, nous disposons de huit méthodes de datation principales :

  • Carbone 14 pour tous les matériaux d’origine organique (bois, charbons, graines, os, dents, …) jusqu’à environ 50.000 ans
  • Thermoluminescence (TL) sur les pierres chauffées (silex, quartzites) jusqu’à environ 500.000 ans
  • Luminescence stimulée optiquement (OSL) sur les sédiments jusqu’à environ 500.000 ans
  • Uranium/Thorium sur les carbonates jusqu’à environ 500.000 ans
  • ESR sur les carbonates, les dents et les os, les sédiments quartzeux, de 20.000 ans à plusieurs millions d’années
  • Paléomagnétisme sur les roches magnétiques, jusqu’à plusieurs millions d’années
  • Potassium-Argon et Argon-Argon sur les roches éruptives, de 100.000 ans à 10 millions d’années
  • Cosmonucléides sur les sédiments quartzeux, de 100.000 ans à plusieurs millions d’années

Pourquoi dater un même site par des méthodes différentes ?

On peut dater certains matériaux par des techniques différentes. Dans les contextes holocènes, c’est le cas des bois (C14 et dendrochronologie) et des terres cuites (TL, OSL, archéomagnétisme), en particulier. Dans les contextes paléolithiques, c’est le cas des sédiments (OSL, ESR).

On peut aussi dater un même événement avec des techniques différentes en analysant des matériaux différents. Par exemple, on peut dater une construction par carbone 14 (charbons extraits des mortiers), par thermoluminescence (briques) et par OSL (mortier). On peut aussi dater une même séquence stratigraphique du Paléolithique supérieur par C14, TL, OSL, U/Th, ESR et Paléomagnétisme à condition qu’elle contienne les matériaux cibles de chaque technique.

Croiser les méthodes sur les mêmes supports ou sur des matériaux contemporains permet d’améliorer les procédures de datation et de réduire les incertitudes sur les dates, donc d’apporter une information plus fiable et plus précise sur l’évènement à dater.

Besoin de plus d’informations en TL, OSL, C14 ?

Notre laboratoire de Bordeaux, Re.S. Artes, est spécialisé depuis plus de 10 ans dans la datation des matériaux archéologiques. Il a été créé par deux docteurs ayant près de 25 ans d’expérience en méthodes de datation appliquées à l’archéologie. Nous sommes le seul laboratoire privé français ayant en son sein ces compétences et cette expérience : contactez-nous

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Peut-on dater une peinture sur toile ou sur bois ?

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dater une peinture

On ne peut pas dater directement la peinture sans l’endommager de manière visible, mais…

La datation du support (toile ou bois) est possible par carbone 14 à condition que l’œuvre n’ait pas changé de support au cours du temps (rentoilage par exemple). Cela donne une date contemporaine ou antérieure à la réalisation de la peinture.

Cette étude nécessite un prélèvement du matériau support.

Attention : il ne sert à rien de dater un cadre ou tout support amovible associé à l’œuvre étudiée !

L’étude des pigments donne des informations chronologiques indirectes qui permettent de circonscrire l’époque à partir de laquelle l’œuvre a pu être composée.

C’est une approche souvent nécessaire pour révéler les anachronismes qui contrediraient une attribution à un artiste connu. De plus, la comparaison entre la palette documentée du peintre et celle utilisée pour la peinture donne aussi des informations pertinentes sur l’ancienneté de la réalisation de l’œuvre.

Pour effectuer ces analyses il est souvent nécessaire de procéder à des prélèvements sur la peinture elle-même, mais ces études peuvent également être abordées sans prélèvement, par LIBS notamment.

Attention : les pigments utilisés dans les temps anciens peuvent également l’être encore aujourd’hui. L’absence d’élément anachronique ne certifie pas l’ancienneté d’une œuvre. Il s’agit d’informations nécessaires pour la construction d’un dossier scientifique, mais insuffisantes pour valider l’attribution chronologique de la peinture.

L’imagerie scientifique constitue une approche complémentaire aux deux précédentes dans la mesure où elle permet d’observer l’œuvre de manière à révéler ce qui est invisible à l’œil nu.

Que ce soit aux travers des ultraviolets-UV (efficaces pour visualiser des zones de restauration), en réflectographie infrarouge-IR (pertinente pour la recherche de dessins préparatoires) ou encore en radiographie des rayons X (indispensable pour visualiser toutes les couches simultanément et révéler des repentirs), l’imagerie scientifique met en évidence les différentes étapes de réalisation d’une œuvre et elle permet de mieux les comprendre.

Ces études ne nécessitent aucun prélèvement.

Remarque : la mise en évidence de repentirs est un argument souvent fort pour montrer que la peinture n’a pas été réalisée par un « copiste », en justifiant d’une intention progressive de l’artiste.

La recherche avance… De nombreux efforts de recherche se portent sur la datation des pigments directement, en effectuant des prélèvements de plus en plus réduits. Actuellement, il est possible de dater des pigments contenant du carbone, comme le blanc de plomb, par carbone 14, mais pour mener à bien cette analyse, il est nécessaire de prélever plusieurs centimètre carrés d’une peinture sur toile. Nul doute que dans les prochaines années ces contraintes soient notablement réduites !

Besoin de plus d’informations pour l’étude de vos peintures ?

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Peut-on dater un objet en pierre ou en métal avec une méthode scientifique ?

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datation d'un objet en pierre

Malheureusement non, il n’existe pas de méthode scientifique pour dater la mise en forme d’un objet en pierre ou en métal.

Le métal est fondu puis mis en forme avec un matériau dont la structure ne permet pas d’enregistrer le temps qui passe.

Pour un objet en pierre, bien que ce matériau soit constitué de cristaux, sa mise en forme ne modifie pas sa structure au point de remettre à zéro un chronomètre permettant la datation de cette étape.

Comment faire alors ?

Après leur mise en forme, les objets en pierre et en métal subissent les agressions extérieures provenant du milieu environnant chargé, en particulier, d’humidité. Cela produit des altérations que l’on peut caractériser.

Ainsi, pour faire simple, si la surface est altérée, l’objet a été mis en forme il y a un certain temps. Si elle n’est pas altérée, alors sa mise en forme est moderne.

Il s’agit donc de rechercher et d’analyser les altérations potentiellement présentes à la surface de l’objet, et pénétrant en son cœur. Pour en savoir plus cliquez ici.

Comment procéder ? Un prélèvement est nécessaire. Il doit partir de la surface et pénétrer à l’intérieur de l’objet afin d’étudier, en microscopie, les processus d’altération.

Attention : les altérations peuvent être produites artificiellement en simulant les processus naturels et en accélérant les phénomènes de surface attendus pour des objets anciens. Cependant, les caractéristiques microscopiques de ces altérations sont totalement différentes de ce que l’on observe pour des altérations naturelles.

Il s’agit donc d’approches qualitatives qui ne peuvent pas servir de datation. Mais elles permettent de statuer sur la compatibilité entre une hypothèse et des caractéristiques physico-chimiques observées objectivement.

datation d'un objet en métal

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Est-il possible de réduire l’incertitude de la datation par carbone 14 ?

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Cela dépend des anciennetés concernées, et malheureusement, l’incertitude reste grande pour les objets de moins de 250 ans.

La datation par carbone 14 donne des résultats sous forme d’intervalles de probabilités. Plus ceux-ci sont larges et nombreux, plus l’incertitude de la datation est considérée comme importante. Les intervalles de probabilités résultent d’une procédure dite de « calibration », qui utilise une courbe dont la forme et la largeur varient selon les périodes chronologiques considérées. Ainsi, selon les âges mesurés, l’incertitude associée à une datation C14 calibrée peut aller de 30-35 ans, à plus de 200 ans. Pour en savoir plus cliquez ici.

datation par carbone 14 - C14

Quelles sont les périodes concernées ? Les périodes historiques concernées sont essentiellement celle que l’on qualifie de « petit âge glacière » entre la deuxième moitié du XVIIème siècle et le début du XVIIIème siècle (pendant le règne de Louix XIV), et celle qui couvre le début de l’ère industrielle jusqu’à la première moitié du XXème siècle.

Peut-on en réduire les effets sur les incertitudes de la datation par carbone 14 ?

Il existe une procédure statistique susceptible de réduire l’incertitude de la datation calibrée, fréquemment utilisée en archéologie. Elle repose sur des calculs nommés « statistiques Bayésiennes« . Le grand intérêt est de pouvoir utiliser des données non chiffrées pour diminuer les incertitudes de plusieurs datations, si elles présentent des relations chronologiques relatives objectives (stratigraphie, cernes de bois…).

Par contre, on ne doit jamais utiliser une hypothèse d’ancienneté pour réduire les incertitudes. Prendre une hypothèse pour alimenter les statistiques bayésiennes revient à transformer l’hypothèse en conclusion ; ce raisonnement tautologique réduit à néant le sens de la datation par carbone 14. Il s’agit là d’une grossière erreur de raisonnement, non scientifique et dommageable pour le sérieux des datations C14 proposées, en particulier dans le cadre de l’étude des objets d’art.

De plus, quand elle peut être mise en œuvre, cette procédure ne permet pas de réduire substantiellement les incertitudes sur des dates relativement récentes situées sous l’influence de l’ère industrielle (moins de 200 ans).

Attention : le recours à ces méthodes scientifiques nécessite un grand savoir-faire et une haute technicité. Elles ne peuvent pas être appliquées en « presse-bouton », sans avoir les compétences en propre dans la structure. A ce titre, rappelons que Re.S.Artes est le seul laboratoire privé français composé de deux docteurs en méthodes de datation pour l’art et l’archéologie (C14, TL, OSL).

Besoin de plus d’informations en TL, OSL, C14 ?

Notre laboratoire de Bordeaux, Re.S. Artes, est spécialisé depuis plus de 10 ans dans l’étude, l’analyse et la datation des objets d’art et d’archéologie. Il a été créé par deux docteurs ayant près de 25 ans d’expérience en méthodes de datation appliquées à l’archéologie : contactez-nous

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Peut-on dater les porcelaines et les faïences ?

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Il n’existe pas de méthode permettant d’assurer un résultat fiable dans tous les cas.

Les faïences et les porcelaines sont des terres cuites. On entend par terre cuite tout matériau composé d’une argile (pâte) et de cristaux (dégraissant) porté à haute température pour en assurer la cohésion. Dans cette classe de matériaux nous trouvons les céramiques, les faïences, les porcelaines. Notons que les noyaux de coulée d’objets en métal ayant été fabriqués par la technique de la cire perdue peuvent également être analysés.

Comment ? Classiquement, déterminer l’ancienneté de la fabrication ou du dernier chauffage des terres cuites se fait par thermoluminescence (TL) ou par luminescence stimulée optiquement (OSL). Pour plus d’informations cliquez ici.

Les faïences et les porcelaines : la particularité de ces matériaux, c’est d’avoir été chauffés à très haute température. Dans ces conditions, il ne reste pratiquement plus de cristaux à l’état cristallin. De plus, pour les porcelaines, la pâte constituée de kaolin ne contient presque pas de dégraissant.

Peut-on les dater ? En complément de la thermoluminescence classique qui ne fonctionne en général pas pour ces matériaux, une méthode basée sur les propriétés de luminescence des quartz a été mise au point dans les années 1970. Il s’agit de la technique de la prédose sur le pic à 110°C du quartz.

Nous l’utilisons depuis une vingtaine d’années. De notre expérience il ressort qu’elle est assez efficace sur les faïences, mais malheureusement peu efficace sur les porcelaines.

Pourquoi ? Il n’y a quasiment plus de quartz utilisables (s’il y en a) dans les porcelaines. Cela conduit à des signaux inexploitables. De plus, il est très difficile d’extraire suffisamment de matière de l’objet pour faire les mesures nécessaires.

Conclusion : Bien que nous maitrisons toutes les techniques associées à la luminescence des cristaux contenus dans les terres cuites, nous ne préconisons pas l’étude des porcelaines de cette manière. Précisons également que la technique de la prédose sur le pic à 110°C du quartz existant depuis près de 50 ans, on peut se douter que si elle était « miraculeuse », elle serait appliquée en routine depuis bien longtemps !

Attention : Ces méthodes nécessitent un grand savoir-faire et une haute technicité. Elles ne peuvent pas être appliquées en « presse-bouton », sans avoir les compétences en interne dans la structure. A ce titre, rappelons que Re.S.Artes est le seul laboratoire privé français composé de deux docteurs spécialistes en méthodes de datation pour l’art et l’archéologie (TL, OSL, C14)

Une alternative ?

Comment peut-on étudier ces objets ?

Nous préconisons plus volontiers une étude des éléments chromogènes (les responsables de la couleur) des faïences et des porcelaines. Pour cela, nous utilisons un outil qui, sans prélèvement, permet de déterminer la composition des glaçures et de leurs chromogènes : le LIBS. Il ne s’agit pas d’une méthode de datation, mais toute information anachronique peut aider à l’attribution culturelle d’un objet.

Besoin de plus d’informations en TL, OSL, C14 ?

Notre laboratoire de Bordeaux, Re.S. Artes, est spécialisé depuis plus de 10 ans dans l’étude, l’analyse et la datation des objets d’art et d’archéologie. Il a été créé par deux docteurs ayant près de 25 ans d’expérience en méthodes de datation appliquées à l’archéologie : contactez-nous

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Quels sont les avantages de la datation au Carbone 14 (C14) ?

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La datation par carbone 14 (C14) présente plusieurs avantages significatifs dans le domaine de l’art et de l’archéologie, que ce soit pour les périodes historiques ou préhistoriques. Voici quelques-uns de ses principaux avantages :

Large domaine d’application temporel :

  • Plage d’âge étendue : La datation au C 14 est efficace pour dater des échantillons allant jusqu’à environ 55 000 ans. Elle offre ainsi une information chronologique essentielle pour estimer l’âge des échantillons organiques anciens.

Polyvalence :

  • Adaptabilité à divers matériaux organiques : La méthode de datation au C14 peut être appliquée à une large gamme de matériaux organiques ou issus d’activité biologique : restes osseux (humains, animaux), textiles, bois, coquillages, charbons de bois, graines, etc. Voir aussi : datation au carbone 14

Méthode peu destructive :

  • Conservation des objets : Les échantillons utilisés pour la datation au C 14 (détruits lors de l’analyse) sont prélevés, en accord avec le mandataire, dans des zones qui n’altèrent pas l’esthétique des objets d’art. Ils sont de dimensions réduites (quelques milligrammes peuvent suffire selon les matériaux étudiés).

Précision relative :

  • Datations plus ou moins précises : Selon les périodes chronologiques, la précision des datations calibrées peut être de quelques dizaines d’années à quelques centaines d’années. Pour des objets relativement récents (moins de 3 siècles), le résultat sera imprécis mais pour des matériaux organiques de moins de 70 ans, le résultat sera précis à 2-3 ans près ! Voir aussi : datation au carbone 14

Complémentarité avec d’autres méthodes de datation :

  • Datations croisées : Le carbone 14 peut être utilisé en association avec d’autres méthodes de datation pour préciser l’âge des objets et des sites archéologiques.

datation c14 carbone 14 objet ancien archéologie

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Comment dater des objets d’art ou des matériaux archéologiques par Thermoluminescence (TL) ou OSL ?

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En quoi consistent les datations par Thermoluminescence et OSL ?

La datation des objets par les méthodes basées sur la luminescence des cristaux – thermoluminescence (TL) ou luminescence optiquement stimulée (OSL) – implique plusieurs étapes analytiques. Voici un aperçu du processus de datation mis en œuvre :

Thermoluminescence (TL) et Luminescence stimulée optiquement (OSL) – le principe :

  1. L’instant zéro : c’est le dernier chauffage des cristaux contenus dans une terre cuite (TL) ou la dernière exposition à la lumière pour un sédiment (OSL)
  2. Irradiation : elle transfert de l’énergie dans les cristaux. Plus les cristaux sont soumis à l’irradiation, plus ils accumulent de l’énergie. L’irradiation provient de l’objet lui-même et de son environnement.
  3. Prélèvement : nous devons extraire les cristaux des objets à étudier. Sur les objets d’art cela se fait le plus souvent en perçant 2 petits trous dans la terre cuite ; sur les matériaux archéologiques une plus grande quantité de matière est utilisée.
  4. Libération de l’énergie : au laboratoire nous chauffons (thermo) ou éclairons (stimulation optique) les cristaux extraits de l’objet ou du sédiment à étudier. Par cette action, les cristaux libèrent leur énergie accumulée au cours du temps sous forme de lumière : c’est la luminescence. Elle est d’autant plus intense que les cristaux ont été irradiés. Elle est donc proportionnelle au temps pendant lequel ils ont été exposés à l’irradiation depuis l’instant initial, mais également à la quantité d’irradiation reçue par unité de temps.
  5. Détermination de l’âge : nous calculons l’âge en divisant la quantité d’irradiation reçue par les cristaux depuis l’instant initial (mesurée par TL ou OSL), par la quantité d’irradiation qu’ils ont reçue en une année.

Attention : il est important de distinguer le test d’ancienneté et la datation par thermoluminescence. En effet, dans le cadre de l’étude des objets d’art (marché de l’art, musées, collections particulières, … ) nous n’avons plus accès à la mesure de la quantité d’irradiation reçue par les cristaux par unité de temps : l’environnement dans lequel les objets ont été enfouis ou conservés depuis la cuisson initiale est inconnu. Il nous manque donc la moitié des données nécessaires à la datation. C’est pourquoi nous parlons de « test d’ancienneté ». Celui-ci est néanmoins suffisant pour apporter des informations chronologiques substantielles sur l’ancienneté des objets d’art.

Les datations par TL sont réalisées dans le cadre de problématiques archéologiques, sur des objets en contexte de fouille pour lesquels nous pouvons mesurer la radioactivité environnementale.

Voir aussi : datation par luminescence stimulée optiquement (OSL).

Quelles améliorations récentes ?

Des améliorations sont apportées sans cesse par la communauté scientifique aux techniques de mesure par TL ou OSL afin d’obtenir des résultats plus fiables et de réduire les incertitudes sur les âges. L’objectif est d’élargir la gamme des objets ou matériaux pouvant être datés par ces méthodes, mais aussi de pouvoir répondre à des problématiques plus fines, nécessitant des datations plus précises.

Le laboratoire Re.S.Artes participe à ces recherches méthodologiques, grâce à l’expertise de ses deux docteurs en méthodes de datation scientifique (TL, OSL, C14).

Attention : Ces méthodes nécessitent un grand savoir-faire et une haute technicité. Elles ne peuvent pas être appliquées en « presse-bouton », sans avoir les compétences en propre dans la structure. A ce titre, rappelons que Re.S.Artes est le seul laboratoire privé français composé de deux docteurs spécialisés en méthodes de datation pour l’art et l’archéologie (TL, OSL, C14).

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Besoin d’une datation par Thermoluminescence (TL) ou OSL ?

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