LA-ICP-MS v analýze uměleckých děl

Bc. Michael RUČKA

Master's thesis

LA-ICP-MS in artwork analysis

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá aplikací multimodálního přístupu k analýze vzorků hlinek pomocí Ramanovy spektroskopie, rentgenové fluorescence, laserové ablace ve spojení s hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem (LA-ICP-MS) a roztokovou hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS). V teoretické části je popsán princip a instrumentace hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem a laserové ablace. Součástí je také rešerše shrnující využití různých technik analýzy prvkového složení pro analýzu uměleckých děl, které byly publikovány. Experimentální část zahrnuje vývoj, validaci roztokové ICP-MS metody a vývoj LA ICP-MS metody pro stanovení koncentrace Mg, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Sr, Zr, Nb, Mo, Cd, Sb, Ba, La, Ce, Nd, Gd, Ta, W, Au, Hg, Pb, Th a U ve vzorcích hlinek. Validace roztokové ICP-MS metody zahrnovala linearitu, pravdivost, preciznost, mez detekce a mez stanovitelnosti. Obě vyvinuté metody byly poté použity spolu s Ramanovou spektroskopií a rentgenovou fluorescencí na analýzu 3 reálných vzorků odebraných z historických maleb. Získané výsledky potvrdily, že se jedná o vzorky červených hlinek a pomocí metod rentgenové fluorescence, LA-ICP-MS a ICP-MS se potvrdil předpoklad, že vzorky jsou tvořeny různými vrstvami (maleb, podmaleb, podkladových materiálů atd.). Z výsledků vyplývá, že pro odlišení původu vzorků by mohlo být použito 12 prvků, jenž se lišily obsahem v reálných vzorcích historických maleb.

Abstract:

This master thesis presents the application of a multimodal approach for the chemical analysis of clay samples. The multimodal approach involves Raman spectroscopy, X-ray fluorescence, laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) and solution inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The theoretical part is focused on the principle and the instrumentation of ICP-MS and laser ablation. The last chapter summarizes published works dealing with the elemental analysis of artwork by various instrumental techniques. The experimental part describes the development, validation of the solution ICP-MS method and development of LA-ICP-MS method for the determination Mg, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Sr, Zr, Nb, Mo, Cd, Sb, Ba, La, Ce, Nd, Gd, Ta, W, Au, Hg, Pb, Th and U in clay samples. Validation of solution ICP-MS method covered linearity, trueness, precision, the limit of detection and the limit of quantification. The multimodal approach was applied to the analysis of three real clay-based samples collected from the historical paintings. The obtained results from X-ray fluorescence, LA-ICP-MS and ICP-MS confirmed that the samples are composed of red clay and are formed by different layers (painting and underlying material, etc.). The results reveal that 12 elements could be used as a marker of clay-based material origin as their contents differ in the real historical samples.

Keywords

hlinky, hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem, laserová ablace, Ramanova spektroskopie, rentgenová fluorescence

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 6. 2020

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Tomáš Pluháček, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Analytical Chemistry