Unité de recherche SOLEIL

L’art rupestre est une forme universelle d’expression humaine dans le monde entier, les premières formes de comportement symbolique remontant lointain dans l’histoire de l’humanité. Il continue d’être l’une des formes les plus importantes en raison de l’universalité de l’utilisation des matières colorantes pour exprimer des perspectives culturelles. Dans de nombreuses régions du monde, y compris en France et en Australie, l’art rupestre est un moyen de comprendre notre histoire lointaine collective, nos connaissances dans le présent et d’identifier les questions de recherche clés pour l’avenir, y compris en ce qui concerne l’interprétation culturelle et l’analyse scientifique. La préservation de ce patrimoine culturel est encore plus essentielle compte tenu de la vulnérabilité de l’art rupestre dû au changement climatique et autres événements catastrophiques ainsi que les effets humains. Dans de nombreux sites, il ne reste que des traces de pigments ce qui menace la préservation de ces sites jusqu’à leur anéantissement complet et la perte des liens culturels. Par conséquent, des méthodes analytiques appropriées pour l’étude des pigments vulnérables de l’art rupestre nécessitent des approches non invasives et non destructives, afin de les protéger davantage. Les pigments de l’art rupestre correspondent à des couches complexes de liants et de pigments appliqués au fil du temps, et dans certains cas dans des endroits éloignés. Par conséquent, toute approche analytique doit être sensible, robuste et portable ou ne nécessiter que de très petits volumes d’échantillonnage. L’un des principaux résultats du projet sera une évaluation et un examen approfondis de l’analyse non invasive des pigments vulnérables de l’art rupestre. Ces résultats constitueront la base d’un examen clé de l’état scientifique des approches visant détecter des traces de pigments sur un site d’art rupestre et de l’élaboration de méthodes scientifiques appropriées. Un aspect fondamental de ce projet est de renforcer les partenariats interdisciplinaires avec les propriétaires traditionnels, les archéologues, les scientifiques, les chercheurs en début de carrière et les étudiants, qui collaborent sur des questions de recherche communes.

Ce projet a pour objectif l’automatisation de deux étapes significatives qui doivent actuellement être réalisées manuellement lors de la mise en place d’une expérience utilisant le tomographe de la ligne PSICHE du synchrotron SOLEIL. La première étape sera l’implémentation d’un système de porte filtres automatique équipé avec une sélection de filtres optimisée pour différentes configurations de faisceau rose. La deuxième étape sera la motorisation du réglage d’inclinaison de la table en granite sur laquelle l’instrument est installé. La motorisation de ces deux éléments va réduire significativement la durée de mise en place d’une mesure et rendre l’instrument plus facile à utiliser et plus sûr pour des utilisateurs non-experts. Le temps gagné lors des passages entre les différentes configurations pourra être utilisé pour réaliser des mesures test pour la communauté du DIM PAMIR, contribuant ainsi à la préparation et à la réussite de projets demandant du temps de faisceau.

Certaines techniques utilisées par les communautés du patrimoine, comme la tomographie ou la cartographie de diffraction, produisent des très grandes quantités de données, qui sont difficiles à gérer avec des moyens conventionnels abordables par les plus parts des groupes d’utilisateurs. Afin d’éviter le transport de ces données vers l’extérieur par réseau ou support amovible, nous proposons dans le projet CAIMAN de fournir un service de traitement de données « prêt-à-traiter », i.e. d’accès facile, convivial, et sans installation particulière de la part des utilisateurs. Il s’agira en particulier d’équiper la ligne PUMA, particulièrement demandée par la communauté du patrimoine, avec une machine de traitement de données axée vers le calcul sur GPU (par exemple pour la reconstruction de volumes tomographiques), ainsi qu’une machine centralisée à haute performance permettant l’accès et le traitement de données par « cahier » (Notebook), ainsi qu’à travers des environnements graphiques à la demande et à distance. Cette machine centralisée sera accessible depuis l’ensemble des lignes de lumière à travers des navigateurs Internet, et sera ouverte aux utilisateurs depuis l’extérieur afin de traiter les données massives indépendamment de leurs équipements informatiques. Enfin, il s’agit aussi de mettre à niveau le serveur d’acquisition de la ligne PUMA pour permettre une accélération conséquente dans le flux de mesures sur la ligne PUMA, pour que cette partie de l’équipement ne devienne pas le facteur limitant dans l’exploitation de cet instrument de mesure.

Le projet consiste à acheter un micromanipulateur sous microscope équipé d’un grand nombre d’outils, qui permettent de prélever des échantillons de très petite taille (microns) et de les manipuler en vue d’effectuer des expériences de caractérisations en laboratoire (IPANEMA par exemple) ou sur les lignes de rayonnement synchrotron (DIFFABS, PSICHÉ, autres lignes de SOLEIL). Les objets peuvent être aspirés, marqués (positionnement de marqueurs spécifiques autour de l’objet pour le repérer), déplacés avec une pointe, prélevés sous une couche protectrice,… et ce en toute sécurité.

Ce projet vise à enrichir les fonctionnalités des trois plateformes d’imagerie tomographique de laboratoire ou synchrotron présentes au sein du réseau MAP. Il permettra le renforcement des collaborations entre ces plateformes et surtout entre ces plateformes et les autres laboratoires du réseau. Il s’agit d’une part d’étendre les possibilités de chaque plateforme pour les adapter aux spécificités des matériaux du patrimoine et d’autre part de renforcer leur interopérabilité, pour optimiser leur utilisation et faciliter la combinaison des analyses complémentaires, multi-techniques et multiéchelles, issues des divers instruments. Un point central du projet est de mettre en place des protocoles et des outils permettant aux chercheurs d’étudier de manière efficace leurs échantillons avec les trois instruments, qui sont complémentaires en termes d’échelles d’analyse et de techniques de caractérisation. Un exemple typique serait l’analyse d’un échantillon rare scanné d’abord à AST-RX, puis transféré à Navier pour une analyse plus sensible en composition chimique et dont les zones d’intérêt seraient enfin observés en tomographie locale à très haute résolution en encore par diffraction sur la ligne PSICHE.

Le projet MATRIXS4H vise à la mise à disposition d’un dispositif innovant d’analyse des matériaux anciens par diffusion inélastique des rayons X (IXS) dans le domaine des hautes énergies (> 5 keV). La méthode combine les avantages de la spectroscopie d’absorption X (XAS) dans le domaine des X mous et le pouvoir de pénétration des rayons X durs, offrant un outil puissant caractérisation et d’imagerie des matériaux anciens composés d’éléments légers, non destructif et spécifique chimiquement. Dans le cadre du projet MATRIXS4H, la méthode sera principalement appliquée aux matériaux anciens carbonés. Son champ d’application pourra aisément être étendu à d’autres éléments / matériaux dans l’avenir, offrant de nouvelles perspectives de recherche. L’instrument sera localisé sur la ligne GALAXIES au synchrotron SOLEIL et sera ouvert à la communauté scientifique à travers la soumission de projets.

Les métaux peints du patrimoine posent des problèmes spécifiques de conservation en raison de leur caractère « composite ». La dégradation des couches de peinture et la corrosion du support nécessitent une restauration en deux étapes : stabilisation du support métallique et consolidation des couches de peinture. L’objectif de ce projet est de procéder au développement et l’évaluation d’un protocole de traitement associant ces deux étapes et qui soit adapté aux contraintes de la conservation-restauration : déontologie, non toxicité, mise en oeuvre, etc. Ces solutions innovantes seront évaluées par l’étude de leur mécanisme de protection vis-à-vis de stress environnementaux (études modèles de réactivité in situ, vieillissements accélérés, traitements d’objets tests). La stratégie analytique est développée depuis des approches analytiques mobiles mises en oeuvre sur site pour l’assistance au diagnostic des objets et leur état de conservation, jusqu’à des analyses en laboratoire mais aussi sur sources synchrotron. Cette méthodologie permet une étude complète à différentes échelles spatiales ainsi que des mesures de réactivité in situ des différents constituants d’un système altéré : métal/peinture/traitements. L’implication dans le projet des différentes spécialités concernées : analyse, conservation, restauration, permettra de proposer des solutions validées sur des collections muséales du 19e et 20e siècle du Musée des Arts et Métiers.

Les métaux peints du patrimoine posent des problèmes spécifiques de conservation en raison de leur caractère « composite ». La dégradation des couches de peinture et la corrosion du support nécessite une restauration en deux étapes: stabilisation du support métallique et consolidation des couches de peinture. Le projet de stage vise à diagnostiquer l’état d’altération d’un corpus d’objets métalliques peints conservés dans les réserves du Musée des Arts et Métiers. Ces objets sont constitués de différents types de couches picturales et présentent différents états de conservation. Le corpus d’objet sera sélectionné en concertation avec les professionnels conservateurs et restaurateurs du musée et constats d’états seront alors réalisés. En suivant un protocole analytique, il s’agira ensuite de caractériser finement les matériaux constitutifs des objets ainsi que les produits issus de leur dégradation par l’étude de prélèvements. Pour ce faire, des techniques complémentaires multi-échelles (du macroscopique au nanométrique), avec des microfaisceaux sous rayonnement synchrotron notamment, permettront la détermination et l’imagerie des pigments, de la matrice organique des multicouches de peinture complexes altérés ainsi que des produits de corrosion. La stratégie analytique utilisera entre autres la complémentarité des mesures élémentaires, par MEB-EDX, et structurales, par IR, Raman et micro-diffraction des rayons X.