マクロスケールとマイクロスケールの画像を使用して、フェルメールの真珠の耳飾りの少女の表面下の絵画技法を明らかにする

キャンバス織り

真珠の耳飾りの少女のサポートはXラジオグラフで見ることができる、平織りの緻密な中厚のキャンバス（図1）。横糸の平均糸間隔は0.68±0.12mmで、14.8±2.7糸/ cmの糸数に相当します。垂直スレッドの平均中心間間隔は0.68±0.14mmで、デジタルスレッドカウントによって決定される14.6±3.0スレッド/ cmのスレッドカウントに対応します。コンピューター支援のキャンバス分析からのデータを使用して、デジタル化されたX線写真からマップを作成し、水平方向と垂直方向の両方でキャンバススレッドの変化を示しました。スレッド間隔マップは、スレッドの密度がキャンバス全体でどのように変化するかを示しています。 1センチメートルあたりの糸の数が平均と異なる場合、特定の色が割り当てられ、絵画の一種の「バーコード」が作成されます（図2a、b）。縦方向の間隔が狭い糸と広い糸の広い筋と比較して、横糸の間隔がより均一であることは、縦糸が横糸であり、横糸が縦糸であることを示しています。

ねじ山角度マップは、ねじ山の角度の偏差を示します、特にエッジの周りの尖頭（図2c、d）。波状の歪みは、約5〜7cmの間隔で配置されます。それらはすべての側面で画面に5cm以上伸びており、主な尖点であることを示しています。つまり、地面の層が適用される前に、コードまたはストリングを使用して、キャンバスの補強されたエッジがより大きなフレームワークにひもで締められたポイントです。ひもを締めて、帆布のサイジングおよび地面の適用中に帆布をぴんと張った状態に保つことができます。さらに、絵画の上端（約x = 12 cm、24 cm、および35 cm）に水平方向の糸が二次的に尖っている証拠があります。これらは、事前に引き伸ばされたキャンバスが小さなフレームワーク（ストレーナー）に取り付けられたポイントに対応します。垂直方向のねじ山の角度は、いわゆる「横糸の蛇」の証拠も示しています。これは、横糸に異常が発生していることです。これは、スレッド間隔マップからの横糸方向としての垂直方向の識別と一致しています。

最近のスレッドレベルのキャンバス分析からのスレッド数は、CountingVermeerプロジェクトの結果と同様です。ジョンソンとセサレスは、真珠の耳飾りの少女の古いX線写真フィルム（1994年の治療前に作成されたX線写真、正確な日付は不明）でデジタルスレッドカウントを実行することにより、平均糸密度が14.66±1.46（水平）×14.50であると判断しました。 ±1.58（垂直）スレッド/ cm。彼らは、4辺すべての絵の中に5cm以上伸びている尖頭を特定しましたが、一次と二次の尖頭を区別しませんでした。さらに、彼らはよこ糸の蛇の指標を特定しませんでした。

この論文のディスカッションセクションでは、真珠の耳飾りの少女のキャンバスがフェルメールの作品にどのように収まるかについて説明しています。

地層

元のタックマージンの残骸（4つの側面すべての周りに折りたたまれている）の目視検査は、それらが塗装されておらず、軽く暖かい灰色がかった地面で覆われていることを示しました。これは、帆布が大きなフレームワーク上にある間に地面が適用され、フェルメールが絵を描き始める前に、より小さな寸法のストレーナーに移動したことを示唆しています。 X線写真の画像またはフィルムでは、絵の下端近くのかすかな湾曲したストロークは、地面がわずかに厚い場所を示しています。これは、地面が厚いペーストの粘稠度を持ち、湾曲したプライマーのナイフで適用されたことを示唆しています。

真珠の耳飾りの少女の地面は、約100 µmの厚さであることがわかりました（この研究の一環として再検討された18の断面から推定された、最大200 µmの厚さのエッジ）。地面の組成は、フェルメールによる絵画の顔料と地面に関するヘルマンキューンの1968年の調査の一環として最初に調査されました。 1990年代に光学顕微鏡とSEM-EDXを使用して分析されたサンプルでは、少女の地面はチョーク、鉛白、赤、黄色の酸化鉄（土）顔料、および非常に細かい暗い顔料で構成されていることがわかりました。暗い顔料はGroen等によって記述されました。 「少し非常に細かいカーボンブラック、おそらくランプブラック」として。 Kühnは、発光分光分析と右端からの断面の光学顕微鏡を使用して、地面にアンバー、鉛白、チョークが存在することを示唆しました。現在の研究では、SEM-EDXとFIB-を使用して断面を再分析しました。 STEM。2つのサンプル（14と34）の2018年の分析では、地面の暗い粒子の一部がアンバーであることが確認されました。これは、以前はKühnによって提案されていましたが、Groen etによって発見されなかった酸化鉄と酸化マンガンを含む暗褐色の顔料ですal ..サンプル14のこれらの暗い粒子のSEM-EDX分析では、鉄とマンガンが検出されました（結果は示していません）。この研究で使用した手法に基づくと、非常に細かいカーボンブラックの存在を確認も除外もできませんでした。

SEM-EDXに使用されるバルクサンプルの電子相互作用量が大きいということは、EDXマップの解像度がせいぜい数マイクロメートルであることを意味します。この制限は、定義上、焦点を合わせて薄いセクションを作成すると解消されます。イオンビーム（FIB）：薄いラメラは、埋め込まれた断面の特定の場所から除去され、膜に転写されます（図。 3d–g）。走査型透過電子顕微鏡（STEM）を使用して、各ラメラを非常に高い倍率（ここでは20,000倍）で検査し、要素をEDX検出器でマッピングします（図3h）。元素マップの解像度は、名目上2nmであった電子ビームのサイズにはるかに近くなりました。実際には、サンプルの厚みが有限であるため、ビームがいくらか広がるため、STEM-EDXマップの解像度はマッピングデータに使用されるピクセルサイズである5nmのオーダーであると推定されます。この長さスケールでサンプルの構造をプローブする機能は、図3h、iに示されています。ここでは、SEM-EDXマップでは解決できなかった多数の特徴がサブ100nmスケールで表示されます。

地面の主要成分もFIB-STEMで分析しました。 20,000倍の倍率でのSTEM-EDXマップは、地面の最大の割合がチョーク（図3hの青）であり、鉛白（図3hの赤）の量が少ないことを示しています。鉛白が大きなチョーク粒子間の隙間を埋める方法は、地層が非常にコンパクトであることを示しました。地面の鉛白のさまざまな粒子サイズは、塊状の凝集体や小さな粒子として分布しており、いわゆるダッチスタックプロセスに従って作られた顔料と一致しています。

の再分析の結果真珠の耳飾りの少女の地層からの断面は、チョーク、鉛白、およびアンバーを発見しました。また、光学顕微鏡は、黄色と赤の土の顔料、およびカーボンブラックの存在を示唆しています。

マルチスペクトル赤外線反射率イメージング（MS-IRR）によって明らかにされた下層、輪郭、およびペンキメンティ

この中で紙、下層は次のように定義されます。フェルメールが準備段階で塗布した塗料層。上層の塗料を塗布する前に乾燥させたままにしました。通常、下層は表面の下に隠されていますが、一部の領域では、露出したままになっている場合や、表面層で薄く覆われている場合があります。このコンテキストでは、輪郭は、ある色が別の色に近づく、構成のさまざまな部分間の境界として定義されます。

より完全な視覚化を得るために、高解像度マルチスペクトル赤外線反射率測定（MS-IRR）が行われました。暗い下層がどのように適用されたかについて。 MS-IRR（50 µm /ピクセル）は、2つのカメラシステムを使用して実行されました。最初のシステムは、スペクトル感度を900〜1100nmに設定するSiCCDデジタルカメラとフィルターで構成されていました。得られた画像（図4b）では、表面の下にいくつかの赤外線吸収ブラシストロークが見られましたが、主に上部のペイント層が光学的に非常に薄い領域にあります。少女のスカーフと黄色のジャケットの中で、赤外線写真では、下層の赤外線吸収塗料が暗く見えるのとは対照的に、上部の塗料層に描かれているいくつかの折り目が明るく見えます。ただし、ほとんどの絵では、表面下の赤外線吸収ブラシストロークは、光学的に厚い表面ペイントによって部分的または完全に隠されたままです。

暗い下層内の特徴をより見やすくすることを目的として、スペクトル範囲を2500nmに拡張しました。これは、1000〜2500 nmのスペクトル感度を備えたInSb赤外線カメラシステムを使用して行われ、画像は3つのスペクトルバンド（1100〜1400 nm、1500〜1800 nm、および1900〜2500 nm）で収集され、同じ高解像度（ 50μm/ピクセル）。このアプローチの成功は、多くのアーティストの顔料の電子遷移の吸収係数の強度が低下したために、1000〜2500nmのスペクトル領域で顔料の透明度が向上したことに一部依存しています。また、顔料粒子の高い光屈折率による光散乱量の減少にも依存しています。これにより、鉛白など、可視および赤外線（400〜2500 nm）に電子吸収帯がない顔料の透明度が大幅に向上します。従来、赤外線反射法は1つの広いスペクトル帯域で収集されていましたが、最近の研究では、より狭いスペクトル帯域で画像を収集すると、塗装プロセスのさまざまなフェーズを分離するのに役立つことが示されています。たとえば、準備図面を区別するために、多くの場合、赤外線吸収が適用されます。材料-部分的に浸透したペイント層から。これらのより狭いスペクトルバンド（3〜300 nm）により、特定の顔料をペイント層内で互いに分離することもできます。さらに、高い空間分解能により、下層のペイントで完全なブラシストロークが明らかになり、ペイントプロセスの初期段階を特定することができます。これらのMS-IRRスペクトル画像を可視光画像と空間的に登録することにより、下層と最終的に塗装された組成物との関係を解くことができます。

900〜1100 nmのMS-IRR画像を比較します（図。 4b）1900〜2500 nmの画像（図4c）は、予想どおり、より長い波長での浸透の改善を示しています。単色IRR画像の難しさは、部分的に浸透した上部ペイント層から下層を分離する機能です。これは、MS-IRRスペクトル画像から構築された偽色合成画像を表示することでより簡単に行うことができます。3つのカラーチャネルは、後者の3つのスペクトルバンドに対応します（図4d）。この偽色画像では、暗く（黒）見える領域は、3つのスペクトル領域すべてで吸収するペイントからのものであり、色付きの領域は、赤外線スペクトル領域間で反射率が異なるペイント層を表しています。 MS-IRRは一般に鉛白などの顔料を透過できるという事実にもかかわらず、女の子の一部の領域（イヤリング、襟、衣服のハイライトなど）は、MS-IRR画像に光が表示され、厚く塗られていることを示しています（赤図5および8の矢印）。

MS-IRRの偽色の画像は、女の子のジャケットと青いスカーフの一部の下にある暗い下層を示しています。影になることを意味しました。青いヘッドスカーフの右側の下では、下層のはっきりとしたブラシストローク（図5（緑色の矢印）の偽色の詳細では暗く見えます）が広く、漠然と水平方向に適用されています。彼女の黄色いジャケットの下にも同様の幅の広い水平方向のブラシストロークが検出されました（図6b）。彼女の肩の後ろでは、水平方向のブラシストロークの2つの垂直方向の通路が中央でわずかに重なっています。右側は、炭素やアンバーが多く含まれているため、暗くなります。光に面している彼女のジャケットの前面は、下層で同様の激しいブラシストロークを持っていますが、赤外線吸収顔料が少ないため強度は軽くなっています。

フェルメールが微妙な変更を加えたまたは塗装プロセス中の調整（ペンティメンティ）。初期段階にカーボンブラックが含まれている場合、MS-IRRを使用していくつかの変化を検出できます。フェルメールは少女の耳を上にずらし、耳たぶと外耳道を赤外線を吸収しない茶色の塗料で塗り直しました（図5）。彼はまた、耳の新しい位置に対応するために彼女の顎のラインに沿って影をシフトし、最終的な塗装段階で彼女の頬とスカーフの間の線をまっすぐにしました（図5の黄色の矢印）。彼はまた、少女の首の後ろの定義を和らげました。少女の目のそれぞれの中に、MS-IRRの偽色画像に見える小さな黒い点があります（図7）。各ドットは、瞳孔の最終位置よりも小さく、左側にあり、目の反射を作成する白いハイライトとわずかに重なっています。おそらくフェルメールは、これらが瞳孔またはハイライトの大まかな配置を示すことを意図しており、後でシフトしました。

MS-IRRの偽色画像また、彼女のヘッドスカーフの後ろの輪郭に沿って重なり合う層を明らかにします（図8の緑色の矢印）。黄色い結び目の生地の端は、頭の上からスカーフの「尻尾」に沿ってずっと、背景のカーボンブラックの下層の上に描かれていました。これがスカーフを広くするためのペンティメントなのか、それともスカーフが背景と出会う微妙な変化を作り出すためにフェルメールが意図的に暗い絵の具を少し見えるようにしたかったのかは不明です。

MS-IRRは、女の子の服の別の準備段階も明らかにしました。細いブラシで短いストロークで黒い輪郭を適用しました（図8）。これらの赤外線吸収線は、これまでのところ、輪郭と折り目の周りでのみ検出されており、通常はさまざまな色の領域の周囲に近接しています。彼女のヘッドスカーフの黄色の部分内では、細い線は「ビーズ状」の品質を持っているように見え（図8の黄色の矢印）、塗料の液滴がその下の乾燥層に抵抗したか、またはそれらが適用された可能性があることを示唆していますペイントがロードされていないブラシを使用するため、線は下のレイヤーの表面トポロジを「スキップ」します。それらは、布の折り目と図の周囲の両方を示しているようです。ただし、フェルメールは、最終的に最終レイヤーをペイントしたときに、必ずしもこれらの線に正確に従うとは限りませんでした。これらの短い黒い輪郭は、少女の黄色いジャケットと首の左周囲のMS-IRR画像、および彼女のスカーフの青い部分にも表示されます。それらは絵画の他の場所にも存在する可能性がありますが、他の赤外線吸収塗料の存在はそれらの検出を妨げる可能性があります。これらの線の一部は、Hirox3Dデジタル顕微鏡を使用して高倍率で視覚化できます。

フェルメールが下層を使用して少女のジャケットの光と影を調整する

少女の黄色いジャケットはフェルメールが下層の視覚効果を利用して、明暗の違いを確立する方法の例。ジャケットの前面（点灯）スライドと背面（影）のコントラストは、可視光写真で明らかです（図6a）。ジャケットの前面にある上層の塗料は、不透明な黄褐色をしています。少女の背中、そして生地のひだが影になっている場所では、色のニュアンスは緑がかったものから青みがかったものまでさまざまです。そこでは、上層の絵の具が薄く半透明になり、下層がわずかに透けて見えます。

1994年、真珠の耳飾りの少女はマウリッツハイス美術館で修復と保存の処理を受けました。古いレタッチを削除すると、特に彼女の服の表面の下に（部分的に）隠されることを意図した下層が明らかになりました。保存修復家は、彼女の黄色いジャケットの下の下層が、右側（影）よりも左側（明るい）側で明るい茶色であることに気づきました。治療の後の段階で、損傷した領域のいくつかは薄い半透明の塗料で修正されました。おそらくこれはフェルメールの当初の意図に近いものです。中間および暗い色調では、異なる色のニュアンスを提供するために、上層を通して下層がわずかに見えていたでしょう。ガールズジャケットの明るい部分と影の部分の顔料組成と下層の厚さの違いは、断面として取り付けられた各領域からのサンプルを調べることによって明らかになりました（以下を参照）。

の一部として2018 Girl in the Spotlightプロジェクトでは、絵画の表面全体が3Dデジタル顕微鏡で4.4μm/ピクセル（倍率35倍）の空間解像度でキャプチャされ、特定の関心領域が1.1μm/ピクセル解像度（140倍）でキャプチャされました。 ）。高倍率では、亀裂の縁に沿って、または塗料の上層が薄いか摩耗している場所で、下層が見えることがあります。彼女のジャケットの中で、上部のペンキが淡黄色である左側では、下層は淡いウォームブラウンです（図9a）。対照的に、ひだの影と彼女の衣服の後ろに向かって、下層はより暗くなります（図9b）。 3D顕微鏡で検査したところ、黒褐色の下層の色調が異なることが確認されました。また、フェルメールが少女の姿と背景の間に柔らかい輪郭を作成する方法も明らかにしました。

拡大すると、上部のペイント層の「ギャップ」は約1〜図の端（図10d）と背景（図10a）の間に幅2mmが見えます。このギャップ内で、茶色の下層は露出したままになっています（図10b）。それはフェルメールが絵の具の上層に確立した図の境界をわずかに超えて伸びています。黒い線が茶色の下層の前に描かれたのか後に描かれたのかは不明ですが、前述の細い黒い輪郭（幅約250 µmの線）の一部も表示されます（図10c）。衣服の茶色の下層を図の周囲をわずかに超えて伸ばし、図と背景の間のギャップに見えるようにすることで、フェルメールは遷移を和らげる拡散輪郭を作成しました。

少女の下層の化学組成ジャケット

1994年に、少女のジャケットの明るい部分（サンプル25）と暗い部分（サンプル14）からサンプルを採取し、断面として取り付け、光学顕微鏡とSEM-EDXで検査しました。これらのサンプルは、光学顕微鏡やSEM-EDXを含むいくつかの分析方法を使用して、2018年に再検査されました。少女のジャケットの前面にある軽い折り目からの断面の分析からの新しい結果（サンプル25）は、Groen etal。の結果を裏付けています。 。薄い（5 µm）下層（図11a、矢印で示されている）には、鉛白、黄色の黄土色、茶色の土の顔料、およびチャコールブラックが含まれています。上部の黄色の塗料には、鉛白、黄色の黄土色、および群青が含まれています（図11a）。上層の厚さは約30µmで、下層を覆うのに十分なほど不透明である可能性があります。ただし、上塗り層の鉛白は鹸化されているため、時間の経過とともに半透明になっていると考えられます。これは、SEM-EDX後方散乱画像（図11b）から推定されます。これは、層の残りの部分にある明確な白い粒子とは対照的に、表面の鉛白粒子がアモルファスであることを示しています。

比較すると、の影の部分からのサンプル女の子のジャケットは、より厚い下層を持っています：±10–12 µm。サンプル14の光学顕微鏡検査では、下層が暗く、茶色の土の顔料、赤い湖、黒い顔料が含まれていることが示されました（図3a）。黒色顔料粒子のいくつかは、その典型的な形態に基づいてチャコールブラックとして認識できます。 UVでは、赤い粒子はピンク色の発光を示し、有機湖を示唆しています。 UVでは、細い線（1 µmのオーダー）は、地面と下層、および下層とペイント層の間の界面で黄色がかった発光を示します（図3b）。これらの無着色の中間層は、結合媒体が塗料から分離した結果である可能性があります。または、フェルメールが意図的に適用して下層をその上下の層から分離した薄い層である可能性があります。二次イオン質量分析（SIMS）を使用してこれらの中間層の特性を明らかにする試みがなされましたが、これまでのところ、それらは薄すぎて識別できませんでした。層間の明確な分離は、フェルメールが下層を乾燥させたままにし、上に表面塗料を塗布する前に薄い中間層を塗布した可能性があることを示しています。

サンプル14の暗い下層のSEM-EDXマッピング同定されたもの：カルシウム（Ca）、鉛（Pb）、鉄（Fe）、硫黄（S）、リン（P）、アルミニウム（Al）、および少量のナトリウム（Na）とカリウム（K）。黒色の顔料はほとんどが骨黒でしたが、後方散乱画像では少数の木炭粒子（破片のような形態で認識されます）も確認されました。 FIB-STEMを実行して、下層の黒い粒子やその他の顔料をより高い解像度と倍率で特性評価しました。ラメラL09（図3i）では、下層に微細なアルミニウム相が含まれていることがわかりました。おそらく、湖の顔料からの酸化アルミニウム基板です。可視光で黒く見える粒子のほとんどは、カルシウムとリンの両方が豊富であるため、骨炭として識別されました。光学顕微鏡、SEM-EDX、FIB-STEMの組み合わせは、フェルメールが女の子の服の下層に木炭と骨炭の2種類の黒色顔料を使用したことを示しています。驚いたことに、下層のいくつかの粒子（図3iで青色でラベル付けされている）は、石膏を示唆する比率で硫黄とカルシウムの両方を一緒に含んでいることがわかりました。石膏とチョークの両方が下層のサンプルにほぼ等しい量で存在します。

ジャケットの明るい領域と暗い領域の断面の顕微鏡的および元素分析により、フェルメールが色を調整し、領域が光または影を表すことを意図していたかどうかに応じて、下層と上層の両方の厚さ。衣服の暗い部分の最終的なペイント層は、明るい側に比べてわずかに薄く、半透明になっています。暗い領域の上層（黄色の黄土色、群青、赤い湖）で使用されている顔料の相対的な半透明性により、下層はわずかに見えるままで、明るい部分よりも視覚効果が高くなります。下層は、薄いまたは半透明のペイントの領域で（部分的に）表示されたままになり、影に緑がかったまたは青みがかった色合いを与えます。涼しい色相は、青い色相の散乱によって引き起こされます。これは、薄い（半）半透明の光の層が暗い下層の上にペイントされたときに発生する、いわゆる混濁媒体効果です。