Neutron-based imaging applied to cultural heritage

La scoperta di oggetti antichi solleva una serie di questioni quali la corretta determinazione del contesto storico-culturale, la provenienza ed il metodo di lavorazione, oltre alla scelta dei trattamenti e delle condizioni di restauro e conservazione. Vengono qui presentati risultati riguardo l’applicazione di tecnologie neutroniche nel campo dei beni culturali e promettenti prospettive future nel binomio scienza-tecnologia per lo studio di oggetti archeologici. Vengono discusse attività relative allo sviluppo di strumentazione ad hoc quali un sistema di posizionamento successivamente integrato nello strumento Prompt Gamma Activation Imaging/Neutron Tomography (PGAI/NT) e l’utilizzo del fotomoltiplicatore al silicio (SiPM) accoppiato con un cristallo scintillante YAP come rivelatore di neutroni e gamma al fine di ottenere un sistema di rivelazione di piccole dimensioni, compatto e a basso costo. Vengono poi presentati quattro risultati significativi riguardo l’utilizzo di tecniche neutroniche ‘standard’ su oggetti di reale interesse archeologico. Da ultimo, alcuni risultati preliminari riguardanti l’applicazione della nuova tecnica di Prompt Gamma Activation Imaging (PGAI) combinata con la Neutron Radiography (NR) su due preziosi pezzi, quali due teste in bronzo dorato provenienti dalle porte del Battistero di Firenze del Ghiberti, completeranno lo studio.The discovery of ancient artefacts often raises a variety of questions such as the correct determination of its historical and cultural time-frame, the place and method of production, the choice of treatments and conditions for restoration and preservation. Research results about the application of neutron technology in the field of cultural heritage are presented together with promising perspectives for the future of science and technology within cultural heritage studies. Activities on neutron instrumentation such as sample positioning system for Prompt Gamma Activation Imaging/Neutron Tomography (PGAI/NT) instrument and the use of silicon-photomultiplier (SiPM) as neutrons and gammas detector coupled by YAP crystal to obtain small and compact, low cost, portable detector system, are discussed. The systematic assessment of neutron diffraction application to the study of archaeological objects is also carried out. Four significant results from the use of ‘standard’ techniques on real archaeological objects are reported. Finally, results about first preliminary measurement by the new Prompt Gamma Activation Imaging (PGAI) combined with Neutron Radiography (NR) on two precious gilded bronze heads from the monumental doors of the Florence Baptistery by Lorenzo Ghiberti will complete the study