Optoelectronic sensor of longitudinal and angular displacements

In the sensor a triangulation method of displacement measurement has been used. A method of sensor calibration using interferometric distance measurements has been elaborated. Linearity and resolution investigations have been performed for different parameter sets of sensor transmitting-receiving head. An accuracy of displacement measurements depends on parameters of a beam illuminating a surface being displaced, parameters of a position sensitive detector and on a signal-to-noise ratio of a signal analog processing block. Results of investigations of uncertainties of lathe slide shifts are also presented

Investigations of ancient coins using laser-induced breakdown spectroscopy

W pracy opisano badania starożytnych monet wykonanych ze stopów srebra, przeprowadzone za pomocą spektroskopii emisyjnej ze wzbudzeniem laserowym. Wyniki prac pozwoliły określić względną zawartość pierwiastków w monetach i skład warstw na różnych głębokościach na przykładzie jednej z monet greckich. Przedstawiono wyniki statystycznej analizy czynnikowej widm LIBS starożytnych monet.LIBS applications in analysis of chemical composition of selected ancient coins are described in the paper. In the introduction a review of typical physical phenomena present in LIBS experiments is given, problems related to correct interpretation of LIBS emission spectra are shortly discussed. Next part of the paper is devoted to short description of experimental setup and its essential components. In the Chapter 3 works on determination of chemical composition of Greek and Roman coins are presented. Results of analysis of chemical composition of the coins using calibration LIBS approach with the aid of statistical multivariate factorial analysis are shown. For octodrachm a stratigraphy method was applied which revealed a complex structure of superficaial encrustations covering the coin surface. Summary includes author’s opinion on presented results and a short comment on problems related to quantitative LIBS measurements

Investigations of artworks using laser induced breakdown spectroscopy carried outat the IOE MUT

Opisano zastosowanie spektroskopii emisyjnej wzbudzanej laserem (LIBS) w badaniach składu i struktury dzieł sztuki. Opisano istotne zjawiska fizyczne związane z LIBS, takie jak ewolucja czasowa promieniowania i poszerzenie linii widmowych. Omówiono charakterystyki eksploatacyjne wyposażenia badawczego. Przedstawiono rezultaty badań obrazów, rzeźb, zabytkowych militariów i starożytnych narzędzi uzyskane za pomocą różnych zestawów badawczych oraz interpretację uzyskanych wyników.LIBS applications in analysis of chemical composition of selected museum objects and artworks are described in the paper. In the introduction a review of typical physical phenomena present in LIBS experiments is given, problems related to correct interpretation of LIBS emission spectra are shortly discussed, and a brief comparison of various experimental techniques used in artwork diagnostics is also shown. Next part of the paper is devoted to short description of experimental setup and its essential components. In the Chapter 3 works on determination of pigments used in selected paintings are presented, results of analysis of chemical composition of mineral sculptures and ancient tools made of bones are shown, qualitative measurements of antique textures and trappings clasp are discussed and results of first attempts to quantitative measurements of metallic objects are shortly described. Summary includes authors' opinion on presented results and a short comment on problems related to quantitative LIBS measurements

Stratigraphy of upper layers of metal artworks using laser-induced breakdown spectroscopy

W pracy opisano badania obiektów zabytkowych wykonanych z metalu, przeprowadzone za pomocą spektroskopii emisyjnej ze wzbudzeniem laserowym. Obiektami badań były miedziane pokrycia dachu pałacu Karola Poznańskiego w Łodzi, a także rzeźba z Pałacu Muzeum w Wilanowie wykonana ze stopu na bazie miedzi. Wyniki prac pozwoliły określić względną zawartość pierwiastków i skład warstw na różnych głębokościach, badanych obiektów, a także oryginalność poszczególnych elementów rzeźby oraz wpływ oddziaływania środowiska na dachówki pałacu.The "Stratigraphy of Upper Layers of Metal Artworks Using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy" by Wojciech Skrzeczanowski is described in the paper. The investigated objects were copper roofings from the Palace of Karol Poznański in Łódź and the sculpture "Putto with laurel" made of copper-based alloys from the Museum Palace in Wilanów. The echelle type ESA 4000 spectrometer and the BigSky 11.2mJ/266nm/4ns Nd:YAG laser were used in the experiment. Chemical composition of the of the Putto with laurel as well as the stratigraphic distributions of various elements both in Putto and the roofings were found. The obtained results showed a strong influence of top layers pollution of historic objects exposed to environmental interaction and a different origin of the individual parts of the sculpture

Analysis of emission spectra using multivariate statistic methods

W pracy przedstawiono przykłady zastosowania wielowymiarowych metod statystycznych w badaniach widm spektroskopii emisyjnej. Krótko scharakteryzowano najistotniejsze właściwości dwóch metod, takich jak Analiza Czynnikowa (FA - Factorial Analysis) i Analiza Głównych Składowych (ang. PCA - Principal Components Analysis). Zastosowano je do analizy widm emisyjnych uzyskanych ze źródeł ciągłych i impulsowych. Stwierdzono, że obróbka widm za pomocą metod FA/PCA pozwala wyznaczyć stopień podobieństwa widm, co z kolei umożliwia określenie różnic w charakterze źródeł, których emisja jest rejestrowana. W pracy zestawiono wyniki analizy FA/PCA widm LIBS (spektroskopii emisyjnej ze wzbudzeniem laserowym) w zastosowaniu badań stratygraficznych, identyfikacji różnych gatunków papieru, analizy powierzchniowej korozji wyrobów ze stopów stali o różnej strukturze powierzchni, wyładowań w gazie i żarówek. Zaprezentowano próby zastosowania metody FA do konstrukcji krzywych kalibracyjnych, umożliwiających badania ilościowe stopów metali, bez konieczności korzystania z danych atomowych właściwych składnikom stopów.The most important characteristics of the Principal Components Analysis and Factorial Analysis are briefly described. They were applied to analysis of emission spectra obtained from stationary and pulse sources. It was stated that processing of spectra using PCA/FA methods reveals similarity level of the spectra, which in turn allows for determination of differences between analysed sources which emission is measured. Results of PCA/FA analysis of LIBS spectra applied to stratigraphy measurements, identification of paper sort, corrosion process of surface layers of iron alloys, discharges in gas and light bulbs are shown. Attempts of the use of the FA method for construction of calibration curves is presented which can be applied in quantitative measurements without need of use of atomic data

Laser induced breakdown spectroscopy for investigations of elemental analysis and metalic layer thickness

W pracy opisano zastosowanie laserowo indukowanej spektroskopii emisyjnej (LIBS) do badania składu chemicznego i grubości powłok metalicznych. Opisano metodę pomiaru i wyniki badań. Zmiany widma wraz z głębokością w próbce pozwalają mierzyć m.in. grubość powłoki metalicznej pod warunkiem dokonania kalibracji. Metoda LIBS może mieć zastosowanie do kontroli przebiegu takich procesów, jak platerowanie czy osadzanie warstw. W pracy zamieszczono wyniki pomiarów widma LIBS próbek metali i stopów (stal, mosiądz) pokrytych różnymi warstwami ochronnymi (cynk, chrom, nikiel). Wyniki badań metodą LIBS porównano z wynikami pomiarów za pomocą dyfraktometrii rentgenowskiej i skaningowej mikroskopii elektronowej (próbka mosiężna). Badania prowadzono w ramach projektu finansowanego przez KBN nr 120/E-410/SPB/COST/T-11/DWM726/2003-2005.The use of Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) for elemental analysis and thickness of metal cladding layers is presented in the paper. Measurement method is described and experimental results are shown. LIBS spectrum depends on both chemical composition of investigated layer and laser pulse parameters as well. Spectrum changes related to depth in the sample allow to measure the thickness of metallic coating provided that calibration has been performed first. The LIBS method may be used to control production processes such as cladding or layer deposition. Experimental results of LIBS measurements of metal and alloy samples (steel, brass) coated with zinc or chromium are presented. For brass sample LIBS results are compared with measurement results of X-ray diffractometry and scanning electron microscopy. The works were carried out in the project supported by Polish Committee for Scientific Research No 120/E-410/SPB/COST/T-11/DWM726/2003-2005

Study of easel paintings with the use of LIBS and statistical analysis

W pracy przedstawiono wyniki badań sześciu obrazów powstałych w XVII i XVIII wieku – stworzonych prawdopodobnie przez artystów blisko związanych z dworem króla Jana III. Cztery z badanych dzieł przypisano M.A. Palloniemu, natomiast twórcy pozostałych dwóch nie zostali dotąd zidentyfikowani. Celem badań była analiza techniki i technologii malowideł oraz porównanie ich cech warsztatowych. Do badań warstw malarskich wykorzystano m.in. metodę spektroskopii emisyjnej ze wzbudzeniem laserowym, a dla porównań otrzymanych wyników zastosowano wielowymiarową analizę statystyczną. Metoda LIBS jako mikroniszcząca, znacznie rozszerza możliwości badania warstw malarskich, pozwala bowiem na dokonywanie analiz w takich miejscach, z których pobranie próbek tradycyjnymi sposobami byłoby niemożliwe. W trakcie prac zidentyfikowano pigmenty występujące w wyznaczonych punktach i określono układy stratygraficzne pierwiastków w kolejnych warstwach technologicznych, a następnie wyniki badań porównywano za pomocą analizy czynnikowej.Research results of 6 easel paintings from XVII and XVIII century probably created by artists closely related to the King John III Cort are presented in the paper. The four of them are attributed to M.A. Palloni while authors of the two left have not been identified yet. The aim of the work was the analysis of a technique and technology of the paintings and comparison of their workshop features. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy was used in the investigations while for comparison a multivariate statistical analysis was applied. The LIBS method, as a micro-destructive one, considerably expands possibilities of paint layer research since Allowi performing analyses in points where sampling is not allowed or possible. During the work presence of pigments in appointed places were identified and stratigraphy distributions in subsequent technology layers were determined. Measurement results were then statistically compared which gave some additional basis for final conclusions

Laser-induced breakdown spectroscopy for painting layers research on the door of the King's Chinese Room at the Wilanow Palace Museum

Przedstawiono wyniki badań warstw malarskich na drzwiach Gabinetu Chińskiego w Muzeum Pałacu w Wilanowie. Zastosowano spektroskopię emisyjną ze wzbudzeniem laserowym (LIBS) i mikroskopię optyczną. Ze względu na unikatowość obiektu i brak możliwości pobrania próbek w miejscach wymalowania scenek rodzajowych na podłożu z europejskiej imitacji złotej laki awanturynowej, badania LIBS, jako mikroniszczące, miały na celu identyfikację użytych pigmentów oraz określenie struktury warstw malarskich. Zidentyfikowano pigmenty i określono rozkłady stratygraficzne warstw malarskich. Wyniki wykazały dużą przydatność metody LIBS i uzupełniły aktualny stan wiedzy o technice wykonania dekoracji zabytkowego dzieła sztuki.Results of the research of the European lacquerware layers deposited on the door of the King's Chinese Room at the Wilanów Palace Museum are presented. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy and the optical microscopy were used. Due to uniqueness of the investigated artwork and non-availability of painting layer sampling from decorative scenes painted on avanturine (brocade) supports, the LIBS tests, as non-invasive ones, were applied. The pigments have been identified and stratigraphic distributions of painting layers were determined. The results proved high usefulness of the LIBS method and completed current the state-of-the-art on the technique of decoration of the artwork

The use of LIBS in comparative tests of antiques of Martin Schnell authorship

Muzeum Pałacu Króla Jana III w Wilanowie jest opiekunem kolekcji zabytków dekorowanych chinoiserie przez znakomitego saskiego artystę Martina Schnella. Obecnie najcenniejsze zachowane w zbiorach wilanowskich dzieła Martina Schnella to dekoracja Gabinetu Chińskiego w korpusie głównym pałacu oraz kilka różnych mebli (sekretery,kabinety). Celem pracy było porównanie wybranych zabytków autorstwa Schnella ze zbiorów wilanowskich oraz jednego z eksponatów (szuflada z kabinetu) Muzeum Narodowego w Warszawie (MNW), którego autorstwo ze względu na duże podobieństwo stylu i technologii można było przypisać warsztatowi mistrza. W badaniach użyto metodę LIBS, zaś do opracowania wyników pomiarów zastosowano dodatkowo wielowymiarową analizę statystyczną (analizę czynnikową). Zidentyfikowano składniki stopów, z których wykonane zostały metalowe okucia, określono pigmenty użyte w zdobieniach badanych obiektów. Wstępne wyniki badań wykazały jednak spore różnice w charakterystykach materiałowych i technologicznych między badanymi zabytkami z Wilanowa, a obiektem z MNW. Dotychczasowe rezultaty implikują konieczność wykonania dodatkowych badań przy użyciu szerszego zestawu metod i technik badawczych w celu potwierdzenia prezentowanych wyników badań i ostatecznego ustalenia autorstwa obiektu z kolekcji MNW.Museum of King Jan III's Palace at Wilanów is a custodian of antiques collection decorated with chinoiserie by outstanding Saxon artist, Martin Schnell. Nowadays, among works of Martin Schnell preserved in Wilanów collection, decoration of the King’s Chinese Cabinet in the main part of the palace and some various pieces of furniture (secretaries and cabinets) are the most valuable. The aim of the paper was the comparison of selected antiques of the Schnell authorship from Wilanów collection with one showpiece (a cabinet drawer) from National Museum in Warsaw (MNW), which authorship, due to apparent likeness of style and technology, could be also attributed to the master workshop. The LIBS method was used in experiments while multivariate statistical (factorial) analysis was applied in measurement results processing. Alloy components of metal fixtures were identified and pigments used in color decorations from examined artworks were determined. Initial research results revealed, however, pretty dissimilarities in material and technology characteristics between Wilanów antiques and the object from the MNW. The hitherto results imply necessity of additional investigations with the use of larger set of diagnostic methods in order to confirm presented results and final determination the MNW object authorship