Feasibility Study for Detecting the Lost Leonardo Mural by Prompt Gamma Neutron Activation

Abstract

Es besteht ein beträchtliches Interesse an der Anwendung von zerstörungsfreien Prüfmethoden, um das verlorene Wandgemälde der »Schlacht von Anghiari« von Leonardo da Vinci im Palazzo Vecchio in Florenz, Italien, zu finden. Es wird angenommen, dass dieses Wandgemälde 1505 gemalt, doch danach 1560 durch ein anderes Wandgemälde überdeckt wurde. Kürzlich kam der Vorschlag, eine neutronen-basierte Element-Analysetechnik, Prompt Gamma Neutronen-Aktivierung (PGNA), zu verwenden, um Elemente nachzuweisen, die für die Pigmente charakteristisch sind, die Leonardo verwendet haben dürfte. Um die Durchführbarkeit dieser Methode zur Auffindung des Wandgemäldes zu ermitteln, wurde eine vorläufige Wahrscheinlichkeitsanalyse für den Nachweis mithilfe der Curie-Gleichung erstellt, um die untere Nachweisgrenze für ein gegebenes Element zu bestimmen. Der erste Schritt war, das Pigment herauszufinden, das am wahrscheinlichsten mit PGNA nachgewiesen werden kann. Dies bedeutete, zunächst die Pigment-Palette zu bestimmen, die Leonardo verwendet haben dürfte, und sie anschließend nach Elementen zu durchsuchen, die nach Neutroneneinfangs-Wirkungsquerschnitt, Gamma-Energien und Ausbeute nachweisbar sind. Zusätzlich mussten Störungen von Elementen in den Materialien berücksichtigt werden, die das Wandgemälde umgeben. Basierend auf dieser Untersuchung war Quecksilber, ein Element im roten Pigment Zinnoberrot, der günstigste Kandidat. Der nächste Schritt bestand darin, die Gesamtmasse von Quecksilber im Sichtfeld zu bestimmen, basierend auf der Schichtdicke von Zinnoberrot und dessen Verteilung auf der Oberfläche. Schließlich wurde anhand der Betriebsdaten existierender tragbarer Prompt Gamma Neutronen-Aktivierungssystemen die Zählrate aus Quecksilber modelliert, einschließlich des thermischen Neutronenflusses und der Effizienz des Gamma-Detektors. Man kam zu dem Schluss, dass die Zählrate zu klein sein würde, um praktikabel zu sein.