In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde zur Charakterisierung der prähistorischen Malereien auf dem Abrigo de los Chaparros (Albalate del Arzobispo, Teruel) auf der iberischen Halbinsel[1] ein tragbares Raman-System eingesetzt. Die Felsmalereien wurden in Freiluftunterkünften gefunden, was Raman-Messungen aufgrund von Sonnenlicht und Wind sowie von Staub und Krusten, die sich auf der Oberfläche gebildet haben und das Raman-Signal der Pigmente verdecken können, schwierig macht. Eine flexible Schaumstoffkappe (Càrols Kappe) wurde entwickelt und in der Studie verwendet, um diese umweltbedingten Beeinträchtigungen der Raman-Spektren zu minimieren. Abbildung 1 zeigt ein bei Tageslicht aufgenommenes Spektrum von Fingerabdrücken in der Höhle, in dem neben den Peaks von Hämatit (h) auch solche zu erkennen sind, die auf Krusten mit Whewellit (w) und Gips (g) zurückzuführen sind.

Die tragbaren Raman-Spektrometer von B&W Tek werden auch in einer Die tragbaren Raman-Spektrometer von B&W Tek werden auch in einer umfassenden Studie über die Materialien eingesetzt, die in den Stuckarbeiten in den Gewölben der Alhambra, einer der bedeutendsten Kulturstätten Spaniens, verwendet werden [2,3]. Bei dieser seit mehreren Jahren laufenden Arbeit handelt es sich um die Untersuchung des Materials in den Gipsarbeiten, wobei der Schwerpunkt auf den Technologien bei der Anbringung der Gipsarbeiten und dem Verfall liegt, den sie im Laufe der Jahrhunderte erfahren haben. Abbildung 2 zeigt ein Schema des Saals der Könige, das den Standort des Raman-Geräts zeigt, das mit einem Mikroskopkopf auf einem Gerüst in 12 m Höhe gekoppelt ist, sowie Bilder des Geräts und des Videomikroskops mit motorisiertem Tisch auf einer Stativhalterung.

Die Raman-Spektren wurden an den Verzierungen der Stalaktitengewölbe der Alhambra gemessen, ohne dass Proben entnommen wurden. So konnte die Unversehrtheit dieses wichtigen Kulturerbes gewahrt und gleichzeitig ein größerer Bereich der Stätte untersucht werden. Diese Verzierungen bestehen aus Gips und sind in vielen Farben gestaltet, die den islamischen Stil widerspiegeln. Es wurden verschiedene typische antike Pigmente identifiziert, und aus den Details der Spektren von Lapislazuli lässt sich auch die geografische Herkunft ableiten. Blau ist eine vorherrschende Farbe in der islamischen Kunst und wird aus dem Mineral Lazurit gewonnen, das das Lapislazuli-Pigment bildet. Abbildung 3 zeigt Spektren von blauen Verzierungen im Gewölbe sowie von natürlichen und synthetischen blauen Pigmenten, die alle den charakteristischen Peak des Minerals Lazurit bei 548 cm-1 aufweisen.

Die Pigmente Zinnober und Mennige sorgen für die rote Farbe in den Verzierungen der Gewölbe. Sie wurden in verschiedenen Teilen der Gewölbe gefunden und scheinen in einigen dekorativen Motiven zusammen verwendet worden zu sein. Die Spektren des Zinnobers wurden über den Gipssubstraten gesammelt. Anhand der gesammelten Daten lassen sich nicht nur die Pigmente identifizieren, sondern auch der Zerfall, dem sie unterliegen. In den Raman-Spektren des Zinnobers ist eine weiße Färbung aufgrund des Abbauprodukts Kalomel vorhanden und nachweisbar (siehe Abbildung 4), die auch ein Signal bei 1009 cm-1 aus dem Gips enthält, auf den die Pigmente aufgetragen wurden.

Viele der vergoldeten Teile der Verzierungen haben unter dem Verfall gelitten und sind nicht mehr so zahlreich vorhanden, so dass eine In-situ-Analyse oft die einzige Möglichkeit ist, diese begrenzten (und oft schwer zugänglichen) Probenbereiche zu charakterisieren [3]. Schwarze Bereiche in den Gewölben in der Nähe der Vergoldung weisen auf Zinnoxide hin, was darauf schließen lässt, dass bei der Vergoldung Zinnfolie anstelle von Gold verwendet wurde, vielleicht bei späteren Restaurierungen.

Tragbare Raman-Spektroskopie ist ein unschätzbares Hilfsmittel bei der Untersuchung archäologischer Stätten, da sie eine Analyse an Ort und Stelle ermöglicht, wodurch die negativen Auswirkungen solcher Studien auf wichtige Kulturstätten minimiert werden. Die Flexibilität des Einsatzes einer faseroptischen Sonde und eines auf einem Stativ montierten Videomikroskops in Verbindung mit einem leichten Gerät verringert die Notwendigkeit von Probenahmen und erhöht die Möglichkeit, repräsentative Messungen auf teilweise sehr großen Probenflächen durchzuführen. Da die Laserleistung auf niedrige Werte eingestellt werden kann, sind Flexibilität und Kontrolle bei der Arbeit mit schwierigen dunklen Pigmentproben gegeben. Der Informationsgehalt der Raman-Spektroskopie trägt dazu bei, die beim Bau und bei der Restaurierung wichtiger archäologischer Stätten verwendeten Materialien besser zu untersuchen und den stattfindenden Verfall zu verstehen, was die Konservierungs- und Restaurierungsarbeiten erleichtert.