Afslører den malende teknik under overfladen af Vermeers Girl with a Pearl Earring ved hjælp af makro- og mikroskala-billeddannelse

Canvas weave

Støtten fra Girl with a Pearl Earring er et tæt mediumvægt lærred med en almindelig vævning, der er synlig på et røntgenbillede (fig. 1). Den gennemsnitlige trådafstand for de vandrette gevind er 0,68 ± 0,12 mm, svarende til et trådantal på 14,8 ± 2,7 gevind / cm. De lodrette gevind har en gennemsnitlig afstand mellem centrum og centrum på 0,68 ± 0,14 mm, svarende til et trådantal på 14,6 ± 3,0 gevind / cm, bestemt ved digital trådoptælling. Dataene fra computerassisteret lærredeanalyse blev brugt til at fremstille kort fra den digitaliserede røntgenfoto, der viser variationer i lærredstrådene i både vandret og lodret retning. Trådafstandskortene viser, hvordan trådernes tæthed varierer på tværs af lærredet; når antallet af tråde pr. centimeter varierer fra gennemsnittet, tildeles det en bestemt farve, hvilket skaber en slags stregkode til maleriet (fig. 2a, b). Den mere ensartede afstand mellem de vandrette tråde sammenlignet med de brede striber af tæt og bredt anbragte tråde i lodret retning indikerer, at de lodrette tråde er skudtrådene, og de vandrette tråde er kædetrådene.

Trådvinkelkortene viser afvigelser i gevindvinklen især klemmet rundt om kanterne (fig. 2c, d). De bølgeformede forvrængninger er anbragt med en afstand på ca. 5-7 cm fra hinanden. De strækker sig mere end 5 cm ind i billedplanet på alle sider, hvilket indikerer, at de er primære cusping: punkter, hvor de forstærkede kanter på lærredet blev snørt på en større ramme ved hjælp af ledning eller snor, før jordlaget blev påført. Strengen kunne strammes for at holde lærredet stramt under dimensionering af lærredet og påføring af jorden. Derudover er der tegn på sekundær klemning af de vandrette tråde på maleriets øverste kant (ca. x = 12 cm, 24 cm og 35 cm); disse svarer til punkter, hvor det forstrakte lærred blev fastgjort til en mindre ramme (si). Den lodrette trådvinkel udviser også tegn på såkaldte skudslanger: en anomali, der forekommer i skudtrådene. Dette er i overensstemmelse med identifikationen af den lodrette retning, da skudretningen fra trådafstanden kortlægges.

Trådantal fra den nylige lærredanalyse på trådniveau svarer til resultaterne i Counting Vermeer-projektet. Ved at udføre digital tråd, der tæller på gamle røntgenfilm af Girl with a Pearl Earring, besluttede Johnson og Sethares, at den gennemsnitlige trådtæthed er 14,66 ± 1,46 (vandret) × 14,50 ± 1,58 (lodrette) tråde / cm. De identificerede cusping, der strakte sig mere end 5 cm ind i maleriet på alle fire sider, men sondrede ikke mellem primær og sekundær cusping. Desuden identificerede de ikke skudslangindikatorer.

Diskussionsafsnittet i dette papir beskriver, hvordan lærredet til Girl with a Pearl Earring passer inden for Vermeers oeuvre.

Jordlag

Visuel undersøgelse af resterne af de oprindelige klæbemargener – foldet ud rundt om alle fire sider – viste, at de ikke er malede, men kun dækket med en lys, varm grålig jord. Dette antyder, at jorden blev påført, mens lærredet var på en stor ramme, og derefter flyttet til en si med mindre dimensioner, før Vermeer begyndte at male. På røntgenbilledet eller filmen viser svage buede streger nær maleriets nederste kant, hvor jorden er lidt tykkere; dette antyder, at jorden havde konsistensen af en tyk pasta og blev påført med en buet primerkniv.

Jorden med Girl with a Pearl Earring viste sig at være ca. 100 µm tyk (i en prøve fra kanten op til 200 µm tyk) estimeret ud fra de 18 tværsnit, der blev undersøgt igen som en del af denne undersøgelse.Jordens sammensætning blev først undersøgt som en del af Hermann Kühns undersøgelse fra 1968 af pigmenter og grunde i malerier af Vermeer. Prøver, der blev analyseret ved hjælp af lysmikroskopi og SEM-EDX i 1990erne, fandt, at pigens jord består af kridt, blyhvide, røde og gule jernoxidpigmenter (jord) og et meget fint mørkt pigment. Det mørke pigment blev beskrevet af Groen et al. som “lidt meget fin carbon black, muligvis lampesort.” Kühn foreslog tilstedeværelsen af umber, blyhvid og kridt i jorden ved hjælp af emissionsspektrografisk analyse og lysmikroskopi af et tværsnit fra højre kant. Til den aktuelle undersøgelse blev tværsnit genanalyseret ved hjælp af SEM-EDX og FIB- STEM. Analysen fra 2018 af to prøver (14 og 34) bekræftede, at nogle af de mørke partikler i jorden er umber – et mørkebrunt pigment indeholdende jernoxid og manganoxid – som tidligere var blevet foreslået af Kühn, men ikke fundet af Groen et al. SEM-EDX-analyse af disse mørke partikler i prøve 14 påviste jern og mangan (resultater ikke vist) Baseret på de teknikker, der blev anvendt i denne undersøgelse, kunne tilstedeværelsen af en meget fin carbon black hverken bekræftes eller udelukkes. / p>

Det store elektroninteraktionsvolumen i bulkprøven, der anvendes til SEM-EDX, betyder, at EDX-kortopløsningen i bedste fald er nogle få mikrometer. Denne begrænsning fjernes pr. definition, når en tynd sektion fremstilles med den fokuserede ionstråle (FIB): en tynd la mella fjernes fra et bestemt sted i et indlejret tværsnit og overføres til en membran (fig. 3d – g). Ved hjælp af scanningstransmissionselektronmikroskopi (STEM) undersøges hver lamella med en meget høj forstørrelse (her 20.000 ×), og elementer kortlægges med EDX-detektoren (fig. 3h). Elementkortopløsningen er nu meget tættere på størrelsen af elektronstrålen, som nominelt var 2 nm. I praksis vil der stadig være en vis stråleudvidelse på grund af den endelige tykkelse af prøven, så vi estimerer opløsningen af STEM-EDX-kortet til at være i størrelsesordenen 5 nm, hvilket er den pixelstørrelse, der bruges til kortlægningsdataene. Evnen til at undersøge strukturen af prøverne i denne længdeskala er vist i fig. 3h, i, hvor en lang række funktioner er synlige i sub-100 nm skalaen, som ikke var mulige at løse i SEM-EDX-kortene. / p>

Hovedkomponenterne i jorden blev også analyseret med FIB-STEM. STEM-EDX-kortet med en forstørrelse på 20.000 × indikerer, at den største del af jorden er kridt (i blåt i figur 3h) med en mindre mængde blyhvid (i rød i figur 3h). Den måde hvorpå blyhvide udfylder hulrummene mellem de store kridtpartikler viste, at jordlaget er meget kompakt. Blyhvidens varierende partikelstørrelse i jorden med fordelingen som klumpede aggregater og små partikler er i overensstemmelse med pigment fremstillet i henhold til den såkaldte hollandske stakproces.

Resultaterne af re-analyse af tværsnit fra grundlaget af Girl with a Pearl Earring fundet kridt, blyhvid og umber. Også lysmikroskopi antyder tilstedeværelsen af gule og røde jordpigmenter og kønrøg.

Underlag, konturer og pentimenti afsløret ved multispektral infrarød reflektansbilleddannelse (MS-IRR)

I denne papir, underlag defineres som: malingslag, som Vermeer påførte i et forberedende stadium, som fik lov til at tørre, før de øverste lag maling blev påført. Normalt er et underlag skjult under overfladen, men i nogle områder kan det være blevet efterladt udsat eller tyndt dækket af overfladelag. I denne sammenhæng defineres konturer som grænsen mellem forskellige dele af sammensætningen, hvor en farve nærmer sig en anden.

Multispektral infrarød reflektografi (MS-IRR) med høj opløsning blev udført for at opnå en mere komplet visualisering af hvordan de mørke underlag blev påført. MS-IRR (50 µm / pixel) blev udført ved hjælp af to kamerasystemer, hvoraf det første bestod af et Si CCD digitalt kamera og filter, der indstillede den spektrale følsomhed til 900–1100 nm. I det resulterende billede (fig. 4b) blev nogle infrarøde absorberende penselstrøg under overfladen afsløret, men hovedsageligt i områder, hvor de øverste malingslag er optisk ret tynde. Inden for pigens tørklæde og gule jakke fremstår nogle folder, der er afbildet i de øverste malingslag, lette i infrarød fotografering, i modsætning til noget infrarødabsorberende maling af underlagene, der ser mørke ud. Imidlertid forbliver de infrarøde absorberende penselstrøg under overfladen i det meste af maleriet delvist eller helt skjult af den optisk tykkere overflademaling.

Spektralområdet blev udvidet mod 2500 nm med det formål at gøre funktionerne i de mørke underlag mere synlige. Dette blev gjort ved hjælp af et InSb infrarødt kamerasystem med spektral følsomhed fra 1000 til 2500 nm, med billeder samlet i tre spektrale bånd (1100–1400 nm, 1500–1800 nm og 1900–2500 nm) og også med den samme høje opløsning ( 50 μm / pixel). Succesen med denne fremgangsmåde er delvis afhængig af den øgede gennemsigtighed af pigmenter i spektralområdet 1000-2500 nm på grund af faldet i intensiteten af absorptionskoefficienten for elektroniske overgange af mange kunstneres pigmenter. Det er også afhængig af faldet i mængden af lysspredning på grund af pigmentpartiklernes høje optiske brydningsindeks. Dette forbedrer gennemsigtigheden af pigmenter som blyhvid, som mangler elektroniske absorptionsbånd i det synlige og infrarøde (400-2500 nm). Mens traditionelt infrarød reflektografi er samlet i et bredt spektralbånd, har nyere forskning vist, at indsamling af billeder i smallere spektralbånd kan hjælpe med at isolere forskellige faser af maleprocessen: for eksempel at skelne mellem en forberedende tegning – ofte anvendt med en infrarødabsorberende materiale – fra de delvist gennemtrængte malingslag. Disse smallere spektrale bånd (3–300 nm) tillader også, at specifikke pigmenter adskilles fra hinanden inden i malingslagene. Desuden kan den høje rumlige opløsning afsløre komplette penselstrøg i malingen i de nederste lag, hvilket gør det muligt at identificere tidlige faser i maleprocessen. Ved rumlig registrering af disse MS-IRR-spektrale billeder med det synlige lysbillede kan forholdet mellem underlagene og den endelige malede sammensætning pakkes ud.

Sammenligning af MS-IRR-billedet fra 900 til 1100 nm (fig. 4b) med billedet fra 1900 til 2500 nm (fig. 4c) viser den forbedrede penetration ved længere bølgelængder som forventet. Vanskeligheden med monokromatiske IRR-billeder er evnen til at adskille underlaget fra delvist gennemtrængte øvre malingslag. Dette kan lettere gøres ved at se et kompositbillede med falsk farve konstrueret af MS-IRR-spektrale billeder med tre farvekanaler svarende til de sidstnævnte tre spektrale bånd (fig. 4d). I dette falske farvebillede er områder, der ser mørke ud (maling) fra maling, der absorberes i alle tre spektrale regioner, og de farvede regioner repræsenterer malingslag, hvis reflektans varierer mellem de infrarøde spektrale regioner. På trods af at MS-IRR generelt kan trænge igennem pigmenter som blyhvid, ser nogle områder af pigen – som hendes ørering, krave og højdepunkter i tøjet – lys ud i MS-IRR-billederne, hvilket indikerer, at de blev anvendt tykt (rød pile i fig. 5 og 8).

Det falske farvebillede af MS-IRR afslører mørke underlag under dele af pigens jakke og blå tørklæde, der er betød at være i skygge. Under højre side af det blå tørklæde er de udtalt penselstrøg i underlaget – som ser mørke ud i den falske farvedetalje i fig. 5 (grøn pil) – brede og blev påført i en svagt vandret retning. Lignende brede vandrette penselstrøg blev påvist under hendes gule jakke (fig. 6b). På bagsiden af skulderen overlapper to lodrette passager af vandrette penselstrøg let i midten; højre side er mørkere, fordi den indeholder mere kulstof og / eller umber. Den forreste del af hendes jakke, der vender mod lyset, har lignende kraftige penselstrøg i et underlag, selvom de er lettere i intensitet, fordi de indeholder færre infrarøde absorberende pigmenter.

Vermeer foretog subtile ændringer eller justeringer (pentimenti) under maleprocessen. Hvor den indledende fase indeholder kønrøg, kan nogle ændringer detekteres ved hjælp af MS-IRR.Vermeer skiftede pigens øre opad og malede øreflippen og øregangen igen med en brun maling, der ikke absorberer infrarød (figur 5). Han flyttede skyggen langs hendes kæbe også for at imødekomme ørens nye position og rettede linjen mellem kinden og tørklædet i det sidste malestadium (gule pile i fig. 5). Han blødgjorde også definitionen af bagsiden af pigens nakke. Inden for pigens øjne er der en lille sort prik synlig i billedet med falsk farve MS-IRR (fig. 7). Hver prik er mindre og længere til venstre end pupillens endelige position og overlappes let af det hvide højdepunkt, der skaber refleksion i hendes øje. Måske havde Vermeer til hensigt for disse at angive den grove placering af eleven eller fremhævningen, som han senere skiftede.

MS-IRR-billedet med falsk farve afslører også overlappende lag langs konturen bag på hovedtørklædet (grøn pil i fig. 8). Kanten af det gule knyttede stof – fra toppen af hovedet hele vejen langs halen af tørklædet – blev malet oven på det carbon black underlag i baggrunden. Det er uklart, om dette er en pentimento til at gøre tørklædet bredere, eller om Vermeer med vilje ønskede, at den mørke maling skulle være lidt synlig for at skabe en subtil overgang, hvor tørklædet møder baggrunden.

MS-IRR afslørede også en anden forberedende fase i pigens tøj: sorte konturer anvendt i korte streger med en fin børste (fig. 8). Disse infrarøde absorberende linjer er indtil videre kun blevet detekteret omkring konturer og folder, normalt tæt på omkredsen af forskellige farvede områder. Inden for den gule del af hendes tørklæde ser de fine linjer ud til at have en beaded-up kvalitet (gule pile i fig. 8), hvilket antyder, at enten malingdråberne har modstået et tørt lag under det, eller de kunne have været påført ved hjælp af en pensel, der ikke var fyldt med maling, så linierne springer hen over overfladetopologien i et lag nedenunder. De ser ud til at indikere begge folder i stof og figurens omkreds; dog fulgte Vermeer ikke altid disse linjer præcist, da han til sidst malede de sidste lag. Disse korte sorte konturer er også synlige i MS-IRR-billederne omkring venstre omkreds af pigens gule jakke og hals og i de blå dele af tørklædet. De kan også være til stede andre steder i maleriet, men tilstedeværelsen af andre infrarøde absorberende malinger kan forhindre deres detektion. Nogle af disse linjer kunne visualiseres under høj forstørrelse med Hirox 3D-mikroskop.

Vermeers brug af underlag til at modulere lys og skygge i pigens jakke

Pigens gule jakke er en eksempel på, hvordan Vermeer udnyttede den visuelle effekt af underlaget (e) for at fastslå forskellen mellem lys og skygge. Kontrasten mellem den forreste (tændte) glide på jakken og bagsiden (skygge) fremgår af fotografiet med synligt lys (fig. 6a). På forsiden af jakken har det øverste malingslag en uigennemsigtig gulbrun farve. På pigens ryg, og hvor folderne i stoffet er i skygge, varierer farvenuancerne fra grønlig til blålig. Der er de øverste malingslag tyndere og mere gennemskinnelige, og de nederste lag er let synlige gennem dem.

I 1994 gennemgik Pige med perleørering en restaurerings- og konserveringsbehandling på Mauritshuis. Fjernelse af gamle retoucheringer afslørede underlag, der var beregnet til at være (delvist) skjult under overfladen, især i hendes tøj. Konservatorerne bemærkede, at underlaget under hendes gule jakke var lysere brun på venstre (oplyst) side end på højre (skygge). På et senere tidspunkt i behandlingen blev nogle af de beskadigede områder retoucheret med tynd, gennemskinnelig maling; formodentlig er dette tæt på Vermeers oprindelige hensigt. I mellem- og mørke toner ville underlagene have været let synlige gennem de øverste lag for at give forskellige farvenuancer.Forskelle i pigmentkompositionen og tykkelsen af underlagene i lys- og skyggedelene på pigens jakke blev afklaret ved at undersøge prøver fra hvert område monteret som tværsnit (se nedenfor).

Som en del af 2018 Girl in the Spotlight-projektet blev hele overfladen af maleriet fanget med det digitale 3D-mikroskop med en rumlig opløsning på 4,4 μm / pixel (35 × forstørrelse), og specifikke interesseområder blev fanget ved 1,1 μm / pixelopløsning (140 × ). Ved høj forstørrelse er underlaget (e) undertiden synlige langs revnerne, eller hvor det øverste malingslag er tyndt eller slidt. Inden for hendes jakke, på venstre side, hvor den øvre maling er lysegul i farve, er underlaget en lys varmbrun (fig. 9a). I modsætning hertil er foldens skygger og mod bagsiden af hendes tøj underlaget mørkere (fig. 9b). Undersøgelse med 3D-mikroskopet bekræftede, at det brun-sorte underlag varierer i tone. Det afslørede også den måde, hvorpå Vermeer skabte en blød kontur mellem figuren af pigen og baggrunden.

Under forstørrelse er der et hul i de øverste malingslag ca. 1– 2 mm bred er synlig mellem kanten af figuren (fig. 10d) og baggrunden (fig. 10a). Inden for dette hul er det brune underlag blevet eksponeret (fig. 10b); den strækker sig lidt ud over grænsen for den figur, som Vermeer etablerede i de øverste malingslag. Nogle af de ovennævnte fine sorte konturer (linjer ca. 250 µm brede) er også synlige (fig. 10c), skønt det er uklart, om de sorte linjer blev malet før eller efter det brune underlag. Ved at lade det brune underlag af tøjet strække sig lidt ud over figurens omkreds og lade det være synligt i afstanden mellem figuren og baggrunden, skabte Vermeer en diffus kontur, der blødgør overgangen.

Kemisk sammensætning af underlagene til pigens jakke

I 1994 blev der taget prøver fra den lette (prøve 25) og mørke (prøve 14) del af pigens jakke, monteret som tværsnit og undersøgt med lysmikroskopi og SEM-EDX. Disse prøver blev undersøgt igen i 2018 ved hjælp af flere analysemetoder, herunder lysmikroskopi og SEM-EDX. De nye resultater fra analysen af et tværsnit fra en let fold foran på pigens jakke (prøve 25) bekræfter resultaterne af Groen et al. . Det tynde (5 µm) underlag (fig. 11a, angivet med en pil) indeholder blyhvid, gul okker, et brunt jordpigment og kulsort. Den gule maling på toppen indeholder blyhvid, gul okker og noget ultramarin (fig. 11a). Det øverste lag er ca. 30 um tykt og ville sandsynligvis have været uigennemsigtigt nok til at dække underlaget; blyhvid i det øverste malingslag har imidlertid gennemgået forsæbning, så det er formodentlig blevet mere gennemskinneligt med tiden. Dette antages fra SEM-EDX backscatter-billedet (fig. 11b), der viser, at de blyhvide partikler ved overfladen er amorfe, i modsætning til de forskellige hvide partikler i resten af laget.

Til sammenligning er prøverne fra skyggedelen af Pigens jakke har et tykkere underlag: ± 10–12 µm. Lysmikroskopi af prøve 14 viste, at underlaget er mørkt og indeholder et brunt jordpigment, rød sø og sorte pigmenter (fig. 3a). Nogle af de sorte pigmentpartikler kunne genkendes som kulsort baseret på dens typiske morfologi. I UV udviser de røde partikler en lyserød luminescens, hvilket antyder en organisk sø. I UV udviser tynde linjer (i størrelsesordenen 1 µm) en gullig luminescens ved grænsefladerne mellem jorden og underlaget og underlaget og malingslaget (fig. 3b).Disse upigmenterede mellemlag kan være resultatet af bindingsmedium, der adskiller sig fra malingen, eller måske et tyndt lag, som Vermeer bevidst påførte for at isolere underlaget fra lagene over og under det. Der blev gjort et forsøg på at karakterisere disse mellemlæg ved hjælp af sekundær ionmassespektrometri (SIMS), men indtil videre har de været for tynde til at identificere. Den tydelige adskillelse mellem lagene viser, at Vermeer lod underlagene tørre – og muligvis har påført et tyndt mellemlag – før han påførte overflademalingen ovenpå.

SEM-EDX kortlægning af det mørke underlag i prøve 14 identificeret: calcium (Ca), bly (Pb), jern (Fe), svovl (S), fosfor (P), aluminium (Al) og små mængder natrium (Na) og kalium (K). Det sorte pigment var for det meste knoglesort, men et lille antal trækulpartikler (genkendt af deres splinterlignende morfologi) blev også identificeret i backscatter-billedet. FIB-STEM blev udført for at karakterisere de sorte partikler og andre pigmenter i underlaget ved en højere opløsning og forstørrelse. I lamellen L09 (fig. 3i) viste det sig, at underlaget indeholdt en fin aluminiumfase: muligvis et aluminiumoxidsubstrat fra søpigmentet. De fleste af de partikler, der ser sort ud i synligt lys, er rige på både calcium og fosfor og blev derfor identificeret som knoglesort. Kombinationen af lysmikroskopi, SEM-EDX og FIB-STEM viser, at Vermeer brugte to typer sort pigment i det mørke underlag af pigens tøj: både kul og knoglesort. Overraskende nok viste det sig, at nogle partikler i underlaget (mærket med blåt i fig. 3i) indeholdt både svovl og calcium sammen i proportioner, der antyder gips. Både gips og kridt er til stede i prøven af underlaget i stort set lige store mængder.

De mikroskopiske og elementære analyser af tværsnit fra de lyse og mørke områder af hendes jakke afslørede, at Vermeer justerede farven og tykkelsen af både underlagene og de øverste lag afhængigt af om området var beregnet til at skildre lys eller skygge. Det sidste malingslag i tøjets mørke områder er lidt tyndere og mere gennemsigtigt sammenlignet med den oplyste side. Den relative gennemskinnelighed af pigmenterne, der blev brugt i det øvre lag af de mørke områder – gul okker, ultramarin og rød sø – gjorde det muligt for underlaget at forblive let synligt og give mere visuel effekt end i de lyse dele. Underlagene forbliver (delvist) synlige i områder med tynd eller halvgennemsigtig maling, hvilket giver skyggerne en grønlig eller blålig nuance. Den kølige nuance er forårsaget af blåfarvet spredning: den såkaldte uklare mediumeffekt, der opstår, når et tyndt (halv) gennemskinneligt lyslag males oven på et mørkt underlag.