Avslöjer den målarfärgade tekniken under ytan av Vermeers Girl with a Pearl Earring med makro- och mikroskalavbildning

Canvasväv

Stödet för Girl with a Pearl Earring är en tät medeltung duk med en slät väv, som syns på en röntgenbild (fig. 1). Det genomsnittliga trådavståndet för de horisontella trådarna är 0,68 ± 0,12 mm, vilket motsvarar ett trådantal på 14,8 ± 2,7 trådar / cm. De vertikala trådarna har ett genomsnittligt centrum-till-centrum-avstånd på 0,68 ± 0,14 mm, vilket motsvarar ett trådantal på 14,6 ± 3,0 trådar / cm, bestämt genom digital trådräkning. Data från datorassisterad canvasanalys användes för att göra kartor från den digitaliserade röntgenbilden, som visar variationer i canvas-trådarna i både horisontell och vertikal riktning. Trådavståndskartorna visar hur trådarnas densitet varierar över duken. när antalet trådar per centimeter varierar från genomsnittet tilldelas det en specifik färg, vilket skapar ett slags ”streckkod” för målningen (Bild 2a, b). Det mer enhetliga avståndet mellan de horisontella trådarna jämfört med de breda strimmorna på nära och brett placerade trådar i vertikal riktning, indikerar att de vertikala trådarna är inslagstrådarna och de horisontella trådarna är varptrådarna.

Trådvinkelkartorna visar avvikelser i gängornas vinkel , särskilt kusningen runt kanterna (fig. 2c, d). De vågformade snedvridningarna är placerade ungefär 5–7 cm från varandra. De sträcker sig mer än 5 cm in i bildplanet på alla sidor, vilket indikerar att de är primära kusning: punkter där de förstärkta kanterna på duken spreds på en större ram med hjälp av sladd eller snöre innan markskiktet applicerades. Strängen kan dras åt för att hålla duken stram under dimensionering av duken och appliceringen av marken. Dessutom finns det tecken på sekundär klyvning av de horisontella trådarna på målningens övre kant (ungefär x = 12 cm, 24 cm och 35 cm); dessa motsvarar punkter där den försträckta duken var fäst vid ett mindre ramverk (sil). Den vertikala trådvinkeln visar också bevis på så kallade inslagsslangar: en anomali som uppträder i inslagstrådarna. Detta överensstämmer med identifieringen av den vertikala riktningen som väftriktningen från trådavståndet kartläggs.

Trådantalet från den senaste dukanalysen på trådnivån liknar resultaten i Counting Vermeer-projektet. Genom att utföra digital trådträning på gamla röntgenfilmer av Girl with a Pearl Earring (röntgenbilder gjorda före 1994 års behandling, exakt datum okänt) bestämde Johnson och Sethares att den genomsnittliga tråddensiteten är 14,66 ± 1,46 (horisontell) × 14,50 ± 1,58 (vertikala) trådar / cm. De identifierade cusping som sträckte sig mer än 5 cm in i målningen på alla fyra sidor, men skilde inte mellan primär och sekundär cusping. Dessutom identifierade de inte väftormsindikatorer.

Diskussionsavsnittet i detta dokument beskriver hur duken för Girl with a Pearl Earring passar in i Vermeers verk.

Marklager

Visuell granskning av resterna av de ursprungliga klibbningsmarginalerna – vikta ut runt alla fyra sidorna – visade att de inte var målade utan bara täckta med den ljusa varma gråiga marken. Detta tyder på att marken applicerades medan duken var på en stor ram och sedan flyttades till en sil med mindre dimensioner innan Vermeer började måla. På röntgenbilden eller filmen visar svaga böjda streck nära målningens nederkant var marken är något tjockare; detta antyder att marken hade konsistensen av en tjock pasta och applicerades med en krökt grundkniv.

Marken för Girl with a Pearl Earring befanns vara cirka 100 µm tjock (i ett prov från kanten, upp till 200 µm tjock), uppskattad från de 18 tvärsnitt som undersöktes igen som en del av denna studie.Markens sammansättning undersöktes först som en del av Hermann Kühns undersökning 1968 av pigment och grunder i målningar av Vermeer. Prover som analyserades med ljusmikroskopi och SEM-EDX på 1990-talet fann att marken på flickan består av krita, blyvita, röda och gula järnoxidpigment (jord) och ett mycket fint mörkt pigment. Det mörka pigmentet beskrevs av Groen et al. som ”lite mycket fin kolsvart, eventuellt lampsvart.” Kühn föreslog närvaron av umber, blyvitt och krita i marken med hjälp av emissionsspektrografisk analys och ljusmikroskopi av ett tvärsnitt från höger kant. För den aktuella studien analyserades tvärsnitt med SEM-EDX och FIB- STEM. 2018-analysen av två prover (14 och 34) bekräftade att några av de mörka partiklarna i marken är gula – ett mörkbrunt pigment som innehåller järnoxid och manganoxid – vilket tidigare hade föreslagits av Kühn men inte hittats av Groen et al. SEM-EDX-analys av dessa mörka partiklar i prov 14 detekterade järn och mangan (resultat visas inte). Baserat på teknikerna som används i denna studie kunde närvaron av en mycket fin kolsvart varken bekräftas eller uteslutas. / p>

Den stora elektroninteraktionsvolymen i bulkprovet som används för SEM-EDX innebär att EDX-kartupplösningen i bästa fall är några mikrometer. Denna begränsning avlägsnas per definition när en tunn sektion bereds med den fokuserade jonstråle (FIB): en tunn la mella avlägsnas från en specifik plats i ett inbäddat tvärsnitt och överförs till ett membran (fig. 3d – g). Med hjälp av avsökningsöverföringselektronmikroskopi (STEM) undersöks varje lamell med en mycket hög förstoring (här 20 000 ×) och element kartläggs med EDX-detektorn (fig. 3h). Elementkartans upplösning är nu mycket närmare storleken på elektronstrålen, som nominellt var 2 nm. I praktiken kommer det fortfarande att finnas en viss strålbreddning på grund av provets ändliga tjocklek, så vi uppskattar upplösningen på STEM-EDX-kartan att vara i storleksordningen 5 nm, vilket är den pixelstorlek som används för kartdata. Förmågan att sonda strukturen hos proverna i denna längdskala visas i fig. 3h, i, där en mängd funktioner är synliga vid sub-100 nm-skalan som inte var möjliga att lösa i SEM-EDX-kartorna. / p>

Markens huvudkomponenter analyserades också med FIB-STEM. STEM-EDX-kartan med en förstoring av 20 000 × indikerar att den största delen av marken är krita (i blått i figur 3h), med en mindre mängd blyvit (i rött i figur 3h). Sättet som blyvitt fyller hålrummen mellan de stora krita partiklarna visade att markskiktet är mycket kompakt. Blyvitens varierande partikelstorlek i marken, med dess fördelning som klumpiga aggregat och små partiklar överensstämmer med pigment framställt enligt den så kallade nederländska stackprocessen.

Resultaten av omanalys av tvärsnitt från grundskiktet av Girl with a Pearl Earring hittade krita, blyvit och umber. Ljusmikroskopi antyder också närvaron av gula och röda jordpigment och kolsvart. papper, underlag definieras som: färgskikt som Vermeer applicerade i ett förberedande skede, som fick torka innan de övre lagren eller färgen applicerades. Vanligtvis är ett underlag dolt under ytan, men i vissa områden kan det ha blivit exponerat eller täckt av ytlager. I detta sammanhang definieras konturer som gränsen mellan olika delar av kompositionen, där en färg närmar sig en annan.

Högupplöst multispektral infraröd reflektografi (MS-IRR) gjordes för att få en mer fullständig visualisering av hur de mörka underlagen applicerades. MS-IRR (50 µm / pixel) gjordes med hjälp av två kamerasystem, varav det första bestod av en Si CCD digital kamera och ett filter som ställde in spektralkänsligheten till 900–1100 nm. I den resulterande bilden (fig. 4b) avslöjades några infrarödabsorberande penseldrag under ytan, men främst i områden där de övre färglagren är optiskt ganska tunna. Inom flickans huvudduk och gula jacka, visas några veck som avbildas i de övre färglagren ljusa i infraröd fotografering, i motsats till någon infrarödabsorberande färg på underlagren som verkar mörka. I det mesta av målningen förblir emellertid de infraröda absorberande penseldragen under ytan delvis eller helt dolda av den optiskt tjockare ytfärgen.

Spektralområdet sträcktes ut mot 2500 nm med målet att göra funktionerna i de mörka underlagen mer synliga. Detta gjordes med ett InSb infrarött kamerasystem med spektral känslighet från 1000 till 2500 nm, med bilder samlade i tre spektralband (1100–1400 nm, 1500–1800 nm och 1900–2500 nm) och även med samma höga upplösning ( 50 μm / pixel). Framgången med detta tillvägagångssätt förlitar sig delvis på den ökade transparensen av pigment i spektralregionen 1000–2500 nm på grund av minskningen av intensiteten i absorptionskoefficienten för elektroniska övergångar för många konstnärers pigment. Det förlitar sig också på minskningen i mängden ljusspridning på grund av pigmentpartiklarnas höga optiska brytningsindex. Detta förbättrar avsevärt transparensen hos pigment som blyvit, som saknar elektroniska absorptionsband i det synliga och infraröda (400–2500 nm). Medan traditionellt infraröd reflektografi samlas i ett brett spektralband har ny forskning visat att insamling av bilder i smalare spektralband kan hjälpa till att isolera olika faser av målningsprocessen: till exempel att skilja en förberedande ritning – ofta applicerad med en infrarödabsorberande material – från de delvis penetrerade färgskikten. Dessa smalare spektralband (3–300 nm) gör det också möjligt att separera specifika pigment från varandra i färgskikten. Dessutom kan den höga rumsliga upplösningen avslöja kompletta penseldrag i färgen på de nedre lagren, vilket gör det möjligt att identifiera tidiga faser i målningsprocessen. Genom att rumsligt registrera dessa MS-IRR-spektralbilder med bilden med synligt ljus kan förhållandet mellan underlagren och den slutliga målade kompositionen packas upp.

Jämföra MS-IRR-bilden från 900 till 1100 nm (Fig. 4b) med bilden från 1900 till 2500 nm (fig. 4c) visar den förbättrade penetrationen vid längre våglängder, som förväntat. Svårigheten med monokromatiska IRR-bilder är förmågan att separera underlagret från delvis genomträngande övre färgskikt. Detta kan lättare göras genom att visa en kompositbild med falsk färg konstruerad från MS-IRR-spektralbilder, med tre färgkanaler motsvarande de senare tre spektralbanden (fig. 4d). I denna falska färgbild är områden som verkar mörka (svarta) från färg som absorberas i alla tre spektralregionerna, och de färgade regionerna representerar färglager vars reflektans varierar mellan de infraröda spektralregionerna. Trots det faktum att MS-IRR i allmänhet kan tränga igenom pigment som blyvitt, verkar vissa delar av flickan – som hennes örhänge, krage och höjdpunkter i hennes kläder – ljusa i MS-IRR-bilderna, vilket indikerar att de applicerades tjockt (rött pilar i fig. 5 och 8).

MS-IRR falskfärgbild avslöjar mörka underlag under delar av flickans jacka och blå sjal som är menade att vara i skugga. Under den högra sidan av det blåa halsduken är de uttalade penseldragen i underlagret – som verkar mörka i den falska färgdetaljen i fig. 5 (grön pil) – breda och applicerades i en vagt horisontell riktning. Liknande breda horisontella penseldrag upptäcktes under hennes gula jacka (fig. 6b). På baksidan av hennes axel överlappar två vertikala passager av horisontella penseldrag något i mitten; höger sida är mörkare eftersom den innehåller mer kol och / eller umber. Framsidan av jackan som vetter mot ljuset har liknande kraftiga penseldrag i ett underlag, även om de är ljusare i intensitet eftersom de innehåller färre infrarödabsorberande pigment.

Vermeer gjorde subtila förändringar eller justeringar (pentimenti) under målningsprocessen. Där den inledande fasen innehåller kimrök kan vissa förändringar detekteras med MS-IRR.Vermeer flyttade tjejens öra uppåt och målade om örsnibben och hörselgången med en brun färg som inte absorberar infraröd (figur 5). Han flyttade skuggan längs hennes käklinje också för att tillgodose den nya positionen i örat och rätade ut linjen mellan hennes kind och sjal vid det slutliga målningsstadiet (gula pilar i fig. 5). Han mildnade också definitionen av flickans nacke. Inom flickans ögon finns en liten svart prick synlig i bilden med falskfärgad MS-IRR (fig. 7). Varje punkt är mindre och längre till vänster än pupillens slutposition och överlappar något av den vita höjdpunkten som skapar reflektion i hennes öga. Kanske tänkte Vermeer att dessa skulle indikera den grova placeringen av eleven eller höjdpunkten, som han senare flyttade.

MS-IRR falskfärgad bild avslöjar också överlappande lager längs konturen på baksidan av hennes sjal (grön pil i fig. 8). Kanten på det gula knutna tyget – från toppen av huvudet hela vägen längs huvuddukens ”svans” – målades ovanpå det kolsvarta underlaget i bakgrunden. Det är oklart om detta är en pentiment för att göra sjalen bredare, eller om Vermeer avsiktligt ville att den mörka färgen skulle vara något synlig för att skapa en subtil övergång där sjaln möter bakgrunden.

MS-IRR avslöjade också en annan förberedande fas i flickans kläder: svarta konturer applicerade i korta streck med en fin pensel (fig. 8). Dessa infrarödabsorberande linjer har hittills bara upptäckts runt konturer och veck, vanligtvis nära omkretsen av olika färgade områden. Inom den gula delen av hennes sjal verkar de fina linjerna ha en ”pärlstav” -kvalitet (gula pilar i fig. 8), vilket antyder att antingen färgdropparna har motstått ett torrt lager under det, eller så kunde de ha applicerats med en pensel som inte var fylld med färg, så linjerna ”hoppar” över ytans topologi i ett lager under. De verkar indikera båda vikningarna i tyg och figurens omkrets; emellertid följde Vermeer inte alltid dessa linjer precis när han så småningom målade de sista lagren. Dessa korta svarta konturer är också synliga i MS-IRR-bilderna runt vänster omkrets av flickans gula jacka och nacke och i de blå delarna av hennes sjal. De kan också finnas någon annanstans i målningen, men närvaron av andra infrarödabsorberande färger kan hindra deras upptäckt. Några av dessa linjer kan visualiseras under hög förstoring med Hirox 3D-digitalmikroskop.

Vermeers användning av underlag för att modulera ljus och skugga i flickans jacka

Flickans gula jacka är en exempel på hur Vermeer utnyttjade den visuella effekten av underlagret (erna) för att fastställa skillnaden mellan ljus och skugga. Kontrasten mellan jackans främre (upplysta) glid och baksidan (skugga) framgår av fotografiet för synligt ljus (fig. 6a). På jackans framsida har det övre lagret i färg en ogenomskinlig gulbrun färg. På flickans rygg, och där vikningarna i tyget är i skugga, varierar nyanserna i färg från grönaktig till blåaktig. Där är de övre färglagren tunnare och mer genomskinliga, och de nedre lagren är något synliga genom dem.

1994 genomgick Girl with a Pearl Earring en restaurerings- och konserveringsbehandling vid Mauritshuis. Att ta bort gamla retuscheringar avslöjade underlag som var avsedda att (delvis) döljas under ytan, särskilt i hennes kläder. Konservatorerna noterade att underlagret under hennes gula jacka var ljusare brun på vänster (upplyst) sida än på höger (skugga). I ett senare skede av behandlingen retuscherades några av de skadade områdena med tunn, genomskinlig färg. förmodligen ligger detta nära Vermers ursprungliga avsikt. I de mellersta och mörka tonerna skulle underlagen ha varit något synliga genom de övre skikten för att ge olika färgnyanser.Skillnader i pigmentkompositionen och tjockleken på underläggen i ljus- och skuggdelarna i flickans jacka klargjordes genom att undersöka prover från varje område, monterade som tvärsnitt (se nedan).

Som en del av 2018 Girl in the Spotlight-projektet fångades hela ytan av målningen med det digitala 3D-mikroskopet med en rumslig upplösning på 4,4 μm / pixel (35 × förstoring) och specifika intresseområden fångades med 1,1 μm / pixelupplösning (140 × ). Vid hög förstoring är underlag (eren) ibland synliga längs sprickkanterna eller där det övre lagret är tunt eller slipat. I hennes jacka, på vänster sida där den övre färgen är ljusgul, är underlagret ljus varmbrunt (fig. 9a). Däremot är veckens skuggor och mot baksidan av hennes plagg, underlagret mörkare (fig 9b). Undersökning med 3D-mikroskopet bekräftade att det brunsvarta underlagret varierar i ton. Det avslöjade också hur Vermeer skapade en mjuk kontur mellan figuren av flickan och bakgrunden.

Under förstoring, ett ”gap” i de övre färglagren ungefär 1– 2 mm bred är synlig mellan figurens kant (bild 10d) och bakgrunden (bild 10a). Inom detta mellanrum har det bruna underlagret lämnats exponerat (fig. 10b); den sträcker sig något bortom figurens gräns som Vermeer etablerade i de övre färglagren. Några av de ovannämnda fina svarta konturerna (linjer cirka 250 µm breda) är också synliga (Fig. 10c), även om det är oklart om de svarta linjerna målades före eller efter det bruna underlagret. Genom att låta det bruna underlagret på kläderna sträcka sig något utanför figurens omkrets och lämna det synligt i gapet mellan figuren och bakgrunden skapade Vermeer en diffus kontur som mjukar övergången.

Kemisk sammansättning av underlag av flickans jacka

1994 togs prover från de ljusa (prov 25) och mörka (prov 14) delarna av flickans jacka, monterade som tvärsnitt och undersöktes med ljusmikroskopi och SEM-EDX. Dessa prover granskades om 2018 med flera analysmetoder, inklusive ljusmikroskopi och SEM-EDX. De nya resultaten från analysen av ett tvärsnitt från en lätt vikning på framsidan av flickans jacka (prov 25) bekräftar resultaten från Groen et al. . Det tunna underlaget (5 µm) (fig. 11a, indikerat med en pil) innehåller blyvit, gul ockra, ett brunt jordpigment och kolsvart. Den gula färgen på toppen innehåller blyvit, gul ockra och lite ultramarin (bild 11a). Det övre skiktet är ungefär 30 um tjockt och skulle sannolikt ha varit tillräckligt ogenomskinligt för att täcka underlagret; emellertid har blyvitt i det övre färgskiktet genomgått förtvålning, så det har antagligen blivit mer genomskinligt med tiden. Detta antas från SEM-EDX-bakspridningsbilden (Fig. 11b), som visar att de vita vita partiklarna vid ytan är amorfa, i motsats till de distinkta vita partiklarna i resten av skiktet.

Prov 25 från den lätta delen av flickans jacka, monterad som ett tvärsnitt . Provplacering indikerad med en blå pil på fig. 6. en ljusmikroskopi, ljust fält, b SEM-EDX bakspridare, lågt vakuum. Underlagret indikeras med en röd pil

Som jämförelse är exemplen från skuggdelen av Flickjacka har ett tjockare underlag: ± 10–12 µm. Ljusmikroskopi av prov 14 visade att underlagret är mörkt och innehåller ett brunt jordpigment, röd sjö och svarta pigment (fig. 3a). Några av de svarta pigmentpartiklarna kunde kännas igen som kolsvart baserat på dess typiska morfologi. I UV uppvisar de röda partiklarna en rosa luminiscens, vilket antyder en organisk sjö. I UV uppvisar tunna linjer (i storleksordningen 1 µm) en gulaktig luminiscens vid gränsytorna mellan marken och underlagret och underlagret och färglagret (fig. 3b).Dessa opigmenterade mellanlägg kan vara resultatet av bindningsmedium som skiljer sig från färgen, eller kanske ett tunt lager som Vermeer medvetet applicerade för att isolera underlagret från lagren ovanför och under det. Ett försök gjordes för att karakterisera dessa mellanlager med hjälp av sekundär jonmasspektrometri (SIMS), men hittills har de varit för tunna för att identifiera dem. Den distinkta åtskillnaden mellan lager visar att Vermeer lämnade underlagren för att torka – och kan ha applicerat ett tunt mellanlager – innan han applicerade ytfärgen ovanpå.

SEM-EDX-kartläggning av det mörka underlagret i prov 14 identifierat: kalcium (Ca), bly (Pb), järn (Fe), svavel (S), fosfor (P), aluminium (Al) och små mängder natrium (Na) och kalium (K). Det svarta pigmentet var mestadels bensvart, men ett litet antal kolpartiklar (som känns igen av deras splinterliknande morfologi) identifierades också i bakspridningsbilden. FIB-STEM utfördes för att karakterisera de svarta partiklarna och andra pigment i underlagret med en högre upplösning och förstoring. I lamellen L09 (fig. 3i) befanns underlagret innehålla en fin aluminiumfas: möjligen ett aluminiumoxidsubstrat från sjöpigmentet. De flesta partiklar som verkar svarta i synligt ljus är rik på både kalcium och fosfor och identifierades därför som bensvart. Kombinationen av ljusmikroskopi, SEM-EDX och FIB-STEM visar att Vermeer använde två typer av svart pigment i det mörka underlägget av flickans kläder: både kol och bensvart. Överraskande visade sig att vissa partiklar i underlagret (märkt i blått i fig. 3i) innehöll både svavel och kalcium i proportioner som antyder gips. Både gips och krita finns i underlagets prov, i ungefär lika stora mängder.

De mikroskopiska och elementära analyserna av tvärsnitt från hennes ljusa och mörka områden avslöjade att Vermeer justerade färgen och tjockleken på både underlag och de övre skikten beroende på om området var tänkt att skildra ljus eller skugga. Det sista färgskiktet i de mörka områdena på kläderna är något tunnare och mer genomskinligt jämfört med den upplysta sidan. Den relativa genomskinligheten av pigmenten som används i det övre skiktet av de mörka områdena – gul ockra, ultramarin och röd sjö – gjorde att underlagret kunde förbli något synligt och ge mer en visuell effekt än i de ljusa delarna. Underläggen är (delvis) synliga i områden med tunn eller halvgenomskinlig färg, vilket ger skuggorna en grönaktig eller blåaktig nyans. Den svala nyansen orsakas av blåhudad spridning: den så kallade grumliga medieeffekten som uppstår när ett tunt (halv) genomskinligt ljusskikt målas ovanpå ett mörkt underlag.