Synchrotron Radiation micro-XRD analysis of thin cross sections

Abstract

X-Ray Diffraction is a technique used in materials science to identify the crystalline structures that can appear on the object of interest. In this project, the materials of interest are samples extracted from historical painting and pieces of decorated glass and glazed ceramics. The micrometric size of the paint layers as well as of the colour decoration layers in glass or glazed ceramics requires of a micrometric size beam. Moreover, the complexity of compounds found on those layers (a mixture of original, reaction, weathering and aging compounds) require also of a high brilliance monochromatic beam with tunnable energy. All these requirements force to perform the experiments at a synchrotron light facility. The main goal is to learn about the information that can be obtained from an X-ray diffraction analysis as well as its limitations and in particular the importance of sample preparation.

La difracción de rayos X es una técnica utilizada en la ciencia de materiales para identificar las estructuras cristalinas que pueden aparecer en el objeto de estudio. En este proyecto, los materiales de interés son muestras extraídas de pinturas históricas y piezas de vidrio decorado y cerámica vidriada. Debido al tamaño micrométrico de las capas de pintura, así como de las capas de las decoraciones de colores en vidrio o cerámica vidriada, es necesaria el uso de un haz de tamaño micrométrico. Por otra parte, la complejidad de compuestos que se encuentran en las capas (una mezcla de las reacciones resultante de la intemperie y el envejecimiento con los compuestos originales) requieren la utilización de un haz monocromático de alto brillo y energía regulable. Todos estos requisitos obligan a realizar los experimentos en una instalación de luz de sincrotrón. El objetivo principal es aprender sobre la información que se puede obtener a partir de un análisis de difracción de rayos X, así como sus limitaciones y, en particular, la importancia de la preparación de la muestra.

La difracció de raigs X és una tècnica utilitzada en la ciència de materials per identificar les estructures cristal·lines que poden aparèixer en l’objecte d’estudi. En aquest projecte, els materials d'interès són mostres extretes de pintures històriques i peces de vidre decorat i ceràmica vidriada. Degut a la mida micromètrica de les capes de pintura, així com de les capes de les decoracions de colors en vidre o ceràmica vidriada, és necessària l’ús d'un feix de mida micromètrica. D'altra banda, la complexitat de compostos que es troben en les capes (una barreja de les reaccions resultant de la intempèrie i l'envelliment amb els compostos originals) requereixen la utilització d'un feix monocromàtic d'alta brillantor i energia regulable. Tots aquests requisits obliguen a realitzar els experiments en una instal·lació de llum de sincrotró. L'objectiu principal és aprendre sobre la informació que es pot obtenir a partir d'una anàlisi de difracció de raigs X, així com les seves limitacions i, en particular, la importància de la preparació de la mostra.