Array Коллектив авторов - Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 3

В Табл. 1 представлены усредненные результаты, полученные в трех сериях экспериментов. Как видно из таблицы, под действием лазера происходило удаление микроорганизмов, при этом эффективность данного процесса напрямую связана с величиной плотности энергии лазерного излучения. Однако, 100 %-го удаления микромицетов удалось достигнуть не во всех случаях. Возможно, это связано с особенностями структуры известняка, более пористой, чем у мрамора.

Таблица 1. Зависимость эффективности удаления спор и участков мицелия с поверхности известняка от плотности энергии лазерного излучения

При работе с модельными образцами бумаги нами был использован волоконный иттербиевый лазер (модель «МиниМаркер М10», изготовитель – ООО «Лазерный центр», Россия). Он излучает на той же длине волны (1,06 мкм), что и модель Smart Clean, то есть также является инфракрасным лазером, однако имеет другие выходные параметры: средняя мощность до 10 Вт, длительность импульсов 10 нс, частота повторения импульсов 20–100 кГц.

Выбор лазера «МиниМаркер» в данном случае был связан с физико-механическими свойствами бумаги. Из научной литературы известно, что для уменьшения теплового воздействия при очистке бумаги необходимо применять лазеры с очень короткой (наносекундной) длительностью импульсов [15, 16].

Экспериментальные исследования проводились на модельных образцах целлюлозной картографической бумаги (плотность 150 г/м 2) размерами 1,5 × 1,5 см 2, на которые наносились суспензии спор в количестве 0,1 мл. В качестве биодеструкторов были выбраны микромицеты родов Cladosporium cladosporioides (Fresen.) G.A. de Vries , Penicillium aurantiocandidum Dierckx & Biourge , Trichoderma viride Pers. После лазерной обработки образцы бумаги суспензировали. Полученную взвесь переносили в чашки Петри на стандартные агаризированные питательные среды и культивировали в термостате в течение 5–10 дней при температуре 25°С, затем проводился подсчет выросших колоний.

Ил. 3. Процесс обработки образцов бумаги лазером «МиниМаркер»

При обработке образцов использовались следующие выходные параметры лазера: средняя мощность – 4–6 Вт, длительность импульсов 10 нс, частота повторения импульсов 20 кГц. Процесс облучения образцов показан на ил. 3.

В Табл. 2 приведены усредненные результаты трех серий экспериментов по удалению спор микромицетов, которые показывают высокую эффективность лазерной обработки и в данном случае.

Таблица 2. Зависимость эффективности удаления спор и участков мицелия с поверхности бумаги от плотности энергии излучения лазера

Таким образом, эксперименты, проведенные на модельных образцах из различных материалов, а также результаты наших практических работ по реставрации мраморных скульптур с использованием технологии лазерной очистки позволяют говорить о том, что лазерная обработка является перспективным методом борьбы с биологическими повреждениями памятников.

В ближайшей перспективе авторы предполагают продолжить исследования по лазерному удалению биопоражений с поверхности мрамора, известняка, бумаги, а также ряда других материалов. Кроме того, планируется расширение области исследований как с точки зрения разнообразия биопоражений (модельные эксперименты по удалению водорослей), так и с точки зрения используемых источников излучения. Как известно, одним из методов борьбы с биодеструкторами является их облучение в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне шкалы электромагнитных волн [17]. УФ составляющую оптического диапазона излучения называют биологически активной, так как она обладает наиболее выраженным влиянием на живой организм. В связи с этим мы планируем проведение комплексных исследований по использованию УФ-ламп и лазеров УФ-диапазона для удаления биопоражений с поверхности памятников.

Авторы статьи выражают благодарность М. Д. Геращенко за помощь в проведении экспериментов по лазерной обработке бумаги. Часть проведенных исследований выполнена при финансовой поддержке гранта Минобрнауки (Госконтракт № 14.74 0.11.0601 от 05.10.2010 г.).

Литература

1. Ребрикова Н. Л. Биология в реставрации. М., 1999.