Untersuchungen mit UV-Licht

UV-Fluoreszenz

Keine andere Untersuchungsmethode erfreut sich beim Sammler, Händler und Restaurator so großer Beliebtheit wie die UV-Untersuchung. Schnell und unkompliziert macht eine UV-Handlampe Oberflächenerscheinungen auf einem Kunstwerk sichtbar, die dem Auge im normalen Licht verborgen bleiben. Mit etwas Übung lassen sich meistens auch Aussagen über den Zustand eines Kunstwerks treffen. Dennoch führen vorschnelle Bewertungen des Gesehenen leicht zu Fehlinterpretationen. Einige grundlegende Begriffe und Funktionsweisen der UV-Untersuchung sollen hier dargestellt und erläutert werden.
Ein scheinbar weitgehend intaktes Kunstwerk, hier zum Beispiel ein Tafelbild des 17. Jahrhunderts (Abb. 1) wird im abgedunkelten Raum unter UV-Licht betrachtet (Abb. 3 und 4). Was im sichtbaren Licht als geschlossene und einheitliche Fläche wirkt, leuchtet plötzlich in grünlich-gelben Farben. Es treten hellere und dunklere, intensivere und schwächere Tönungen auf. Dunkelblaue bis schwarze Flecken und matte Bereiche deuten auf eine nachträgliche Veränderung der Oberfläche. Die Fläche fluoresziert unterschiedlich stark. Wie kommt dieses Phänomen zustande? Welche Aussage kann anhand der Erscheinungen getroffen werden?

Zum Verständnis ist es notwendig, die UV-Strahlung etwas näher zu betrachten. Das Sonnenlicht besteht aus elektromagnetischen Wellen. Die Wellenlänge wird in Nanometer (nm = der Millionste Teil eines Millimeters) gemessen (Abb. 2). Der Energiegehalt nimmt von links (Kurzwellen) nach rechts (Langwellen) ab. Das Auge hat die Fähigkeit, den Bereich zwischen 400 nm und 750 nm als Helligkeit und Farbe wahrzunehmen. Wellenlängen, die unterhalb oder oberhalb dieser Grenze liegen, sind für den Menschen unsichtbar. Ultraviolettes Licht liegt am unteren Rand zwischen 100 nm und 400 nm und ist somit kurzwelliger als das sichtbare Licht. Man unterscheidet zwischen nahem (UV-A), mittlerem (UV-B) und fernem (UV-C) UV-Licht.

Während das UV-C-Licht weitgehend durch die Atmosphäre geblockt wird, erreichen die UV-B- und UV-A Wellen fast ungehindert die Erde. UVA löst eine verstärkte Pigmentbildung der Haut, die Sonnenbräune, aus. UVB– Strahlen sind für den Menschen zur Vitamin-D-Bildung unerlässlich, bewirken aber auch Haut- und Augenschädigungen. Zu Untersuchungszwecken im Kunstsektor benutzt man in der Regel Lampen, die im nahen UV-A-Bereich arbeiten. Dennoch sollten auch hier UV-Schutzbrillen verwendet werden. Die Anregung eines Stoffes zur Fluoreszenz läuft wie folgt ab: Treffen UV-Strahlen auf eine Fläche, so werden sie entweder reflektiert, transmittiert (durchgelassen) oder absorbiert. Im Falle einer Absorption, also einer Aufnahme der Strahlen, können sichtbare Lichteffekte auf der Oberfläche entstehen. Dabei werden die Elektronen, die die Atome und Moleküle (Verbindung mehrerer Atome) umgeben, angeregt und auf ein höheres Energieniveau gehoben. Beim Zurückfallen auf den ursprünglichen Zustand wird die Energie in Form von sichtbarem Licht wieder abgegeben. Unsichtbares UV-Licht wird quasi in sichtbares Licht umgewandelt. Findet dieses Phänomen spontan und nur während der UV-Bestrahlung statt, spricht man von Fluoreszenz.
Dauert die sichtbare Lichtemission auch nach Beendigung der Bestrahlung weiter an, wird dies Phosphoreszenz genannt. Fluoreszierende Materialien verwendet die Industrie gerne als Beimischung bei Papier, Waschmittel oder Zahncreme. Als sogenannte optische Aufheller beziehungsweise optisch aktive Substanzen gleichen sie, durch einen leichten Blauschimmer, Vergrauungen und Vergilbungen des behandelten Gegenstands aus. Aufgenommene UV-Strahlung kann im ungünstigsten Fall auch die Zerstörung eines Moleküls bewirken. Dieser Photolyse genannte Prozess tritt bei Kunstwerken in Form der bekannten Lichtschädigungen wie Ausbleichungen oder Veränderung von Farben oder Trägermaterial (zum Beispiel Papier) zu Tage. Bei der Oberflächenuntersuchung am bemalten oder gemalten Kunstwerk zeigen Pigmente und Bindemittel meist Fluoreszenz auf. Die Farbe und Intensität der Fluoreszenz hängt einerseits von der Zusammensetzung des Malmaterials und seinen Verunreinigungen oder Beimischungen ab, andererseits von seinem Alter respektive dem Vergilbungsgrad und den unmittelbar darunter liegenden Stoffen. Es hat sich zum Beispiel gezeigt, daß Bindemittel und Überzüge (etwa trocknende Öle oder Harzfirnisse) mit dem Alter eine zunehmend ausgeprägtere Fluoreszenz aufweisen als frisch aufgetragene. Dies resultiert aus Ab- und Umbauprozessen während Trocknung und Alterung.

Die Eigenschaft der Malmaterialien, je nach Zusammensetzung und Alter unterschiedlich zu fluoreszieren, wird zur Abgrenzung und sichtbaren Unterscheidung der Einzelkomponenten auf der Bildfläche genutzt. Man erhofft sich in erster Linie, Informationen über nachträgliche und vielleicht manipulative Veränderungen auf einer Farb- oder Firnisschicht zu erkennen. Am deutlichsten und einfachsten erkennt man meist Veränderungen am Firnisüberzug. So lassen sich selektive Firnisabnahmen gut feststellen. Je weniger die Firnisschicht in Teilbereichen fluoresziert, desto dünner ist sie. Da in der Malerei helle, mit Weiß ausgemischte Farben meist stabiler und widerstandsfähiger sind, wurden sie von Restauratoren bevorzugt „herausgereinigt“. Dunkle, empfindlichere Felder weisen bei älteren Bildern noch die meisten übereinanderliegenden Firnisschichten auf. Eine definitive Aussage über den Zustand einer Firnisschicht kann dennoch nicht getroffen werden. Erscheint ein Bild unter UV in einheitlicher Fluoreszenz, deutet dies nicht zwangsläufig auf eine unberührte Fläche hin. Genauso gut kann es sich um einen neuen Firnisauftrag handeln. Konkrete Aussagen über das Alter einer fluoreszierenden Schicht sind ebenfalls schwer möglich. Durch Einsatz eines künstlichen Fluoreszenzfirnis können nachträgliche Überarbeitungen unkenntlich gemacht werden. Die Behauptung einiger Fachleute, unter UV-Normalbedingungen Materialien aufgrund ihrer Fluoreszenz identifizieren zu können, ist mehr als fraglich. Dazu bedarf es umfassender Referenzproben, die es unter identischen (Labor-)Bedingungen zu betrachten und vergleichen gilt.
Flächige Übermalungen und später aufgebrachte Retuschen erscheinen unter UV meist dunkler als ihre Umgebung. Doch auch hier ist Vorsicht geboten. Nicht selten wurden die letzten Feinheiten und Lasuren der Malerei auf einer schon früher aufgebrachten Firnisschicht ausgeführt. Selbst eine Signatur, die auf einer geschlossenen Firnisschicht aufliegt, kann vom Künstler nachträglich aufgebracht worden sein. Spätere Übermalungen und Retuschen können auch durch den oben erwähnten Fluoreszenzfirnis unter UV unkenntlich gemacht werden. Ein Umstand, der auf betrügerische Absichten hindeutet. Um die gesehene Fluoreszenzerscheinung zu dokumentieren, wird ein Verfahren namens UV-Fluoreszenzfotografie verwendet. Bei guter UV-Ausleuchtung genügt ein handelsüblicher Farb- oder Schwarzweißfilm. Da die bestrahlte Bildfläche teilweise die UV-Strahlen reflektiert, können diese die entstehenden sichtbaren Floreszenzen überlagern und verunklären (Abb. 3, Fluoreszenzfotografie ohne UV-Filter). Das menschliche Auge nimmt diese UV-Reflexionen nicht wahr. Das Filmmaterial hingegen ist auch in diesem Bereich empfindlich. So sollte notwendigerweise vor die Kamera ein UV-Filter gesetzt werden, der nur das Fluoreszenzlicht im sichtbaren Bereich durchlässt (Abb. 4, Fluoreszenzfotografie mit UV-Filter, hier mit einem Kodak Gelatinefilter Wratten Nr. 8). Da handelsübliche UV-Lampen immer auch ein wenig Licht im sichtbaren Bereich erzeugen, ist es im Gegenzug notwendig, vor die UV-Lampe einen Sperrfilter für sichtbares Licht zu setzen.

Nicht zu verwechseln ist die UV-Fluoreszenzfotographie mit der UV-Fotografie bzw. UV-Reflektografie. Wird bei der UV-Fluoreszenzfotografie der reflektierte UV-Anteil ausgefiltert, wird bei der UV-Fotografie oder UV-Reflektografie die sichtbare Fluoreszenz durch Filter gesperrt, so daß tatsächlich nur die reflektierte und eigentlich unsichtbare UV-Strahlung auf einem empfindlichen Filmmaterial festgehalten wird. So lassen sich weitere Erkenntnisse zur Malschicht gewinnen. Diese Methode kommt eher selten zum Einsatz. Bei dem angeführten Bildbeispiel handelt es sich um ein Tafelbild mit einer Abendmahldarstellung aus dem 17. Jahrhundert (Abb. 1). Im sichtbaren Licht wirkt die Malschicht geschlossen und intakt. Horizontal durch die Darstellung verläuft eine sogenannte Leimfuge.
Der Holzträger ist hier aus zwei Brettern zusammengefügt. Unter gefiltertem UV-Licht (Abb. 4) werden deutliche Fluoreszenzunterschiede sichtbar. Es lassen sich eindeutige Aussagen zum Firnis, zu aufliegenden Retuschen und somit zum Erhaltungszustand der Malschicht treffen. Eine ganzflächig vorhandene, geringe Fluoreszenz deutet auf einen neuen Firnisüberzug hin. Der dunkle, kaum fluoreszierende Hintergrund lässt auf eine Firnisabnahme schließen. Im Bereich von Christi Gewand findet sich, der Form folgend, eine kräftige, grünliche Fluoreszenz. Hier liegen Reste einer älteren Firnisschicht vor, die nicht abgenommen beziehungsweise nicht reduziert wurde.

UV – FACHBEGRIFFE

• UV-Fluoreszenz: Unsichtbare UV-Strahlen regen manche Materialien zu sichtbaren Lichtphänomenen (Fluoreszenzen) an.
• UV-Fluoreszensuntersuchung: Gängige Untersuchungsmethode im Kunstsektor, mit der,unter Verwendung von UVLicht, Informationen über den Erhaltungszustand und die Überarbeitung eines Kunstgegenstandes gewonnen werden können.
• UV-Fluoreszenzfotografie: Fotografisches Verfahren, bei dem die sichtbaren Lichtphänomene (Fluoreszenzen) mittels Kamera und Filter festgehalten werden.
• UVR, UV-Fotografie, UV-Reflektografie: Fotografisches Verfahren, bei dem nur die reflektierten UV-Strahlen einer Bildfläche mittels Kamera und Filter festgehalten werden. Mit UV-Reflektographie kann die Pigmentverwendung von Bleiweiß und Lithopone zu Titanweiß und Zinkweiß im Bild unterschieden werden (siehe Fotos unten).
  
• UVIRL, UV-Induced-IR-Lumineszenz: Bei UV-Bestrahlung (und schwächer bei sichtbarem Spektrum) können Pigmente wie Ägyptisch Blau, Han Blau und Han Violett sowie Cadium-Pigmente im infraroten Bereich lunineszieren (siehe Fotos unten).

Die Retuschen lassen sich als dunkle, nicht fluoreszierende Felder und Punkte deutlich erkennen. Entlang der horizontalen Leimfuge liegen mehr Retuschen vor als in der Fläche. Unterschiede in der Helligkeit der Retuschen weisen auf zwei Bearbeitungsphasen mit zeitlichem Abstand hin. Eine originale, geschlossene Firnisschicht ist nicht mehr vorhanden. In früherer Zeit wurden eine oder mehrere selektive Firnisreduzierungen vorgenommen. Es liegt flächig eine neuere Firnisschicht auf. Es sind Retuschen aus mindestens zwei Phasen, also späteren Bearbeitungen, vorhanden. Entlang der Leimfuge wurde mehr, in der Fläche weniger retuschiert. Es liegt keine flächige Übermalung vor. Durch die selektive Firnisabnahme kann es im sichtbaren Licht Farb- und Helligkeitsabweichungen zur ursprünglichen Komposition geben. Helles erscheint heller, Dunkles dunkler. Entlang der Brettfuge stoßen zwei Grenzflächen aufeinander. Die meisten Farbabplatzungen und Fehlstellen finden sich in diesen Bereichen, da das Holz hier intensiver arbeitet. Möglicherweise war die Tafel auch einmal entlang der Fuge gebrochen. Die Retuschen in der Fläche sind gezielt und weitgehend kleinformatig gesetzt. Von einer Übermalung kann man hier nicht sprechen. Insgesamt ist der Zustand des Ölbildes zwar nicht als unberührt, aber als weitgehend authentisch einzustufen.

UVR, UV-Fotografie, UV-Reflektografie

UVIRL, UV-Induced-IR-Lumineszenz

DR. M. PRACHER, 2020