Application of low temperature plasmas for restoration/conservation of archaeological objects
Loading...
Date
2014-12-18
Authors
Krčma, František
Janů, Lucie
Miková, Petra
Graham, William
Grossmannová, Hana
Holíková, Lenka
Horák, Jakub
Janová, Drahomíra
Kelsey, Colin Patrick
Kozáková, Zdenka
0000-0003-4418-3323Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
IOP Publishing
Altmetrics
Abstract
The low temperature low-pressure hydrogen based plasmas were used to study the influence of processes and discharge conditions on corrosion removal. The capacitive coupled RF discharge in the continuous or pulsed regime was used at operating pressure of 100-200 Pa. Plasma treatment was monitored by optical emission spectroscopy. To be able to study influence of various process parameters, the model corroded samples with and without sandy incrustation were prepared. The SEM-EDX analyzes were carried out to verify corrosion removal efficiency. Experimental conditions were optimized for the selected most frequent materials of original metallic archaeological objects (iron, bronze, copper, and brass). A special focus was kept for the samples temperature because it was necessary to avoid any metallographic changes in the material structure. The low pressure hydrogen plasma is not applicable for objects with a very broken structure or for non-metallic objects due to the non-uniform heat stress. Due to this fact, the new developed plasmas generated in liquids were applied on selected glass materials. The original archaeological objects were used in this case because it was very complicated to prepare a uniform artificial corrosion layer at laboratory conditions.
Nízkoteplotní vodíkové plazma buzené za sníženého tlaku bylo používáno ke studiu vlivu průběhu a podmínek na odstraňování korozních produktů. Plasma bylo buzeno RF zdrojem v pulsním i kontinuálním režimu při tlacích 100-200 Pa. Průběh procesu byl monitorován pomocí optické emisní spektroskopie. Aby bylo možné porovnání závislostí parametrů procesu odstraňování koroze, byly připraveny modelové zkorodované vzorky jak s tak bez pískové krusty. SEM-EDX analýzy byly provedeny k potvrzení účinnosti odstranění korozních vrstev. Experimentální podmínky byly nastavovány tak, aby nedošlo k poškození kovových archeologických předmětů (železo, bronz, měď a mosaz), zejména vlivem vysoké teploty. Nízkotlaké vodíkové plasma není vhodné pro křehké předměty a nekovové materiály. Vzhledem k této skutečnosti byly skleněné vzorky opracovávány podvodním výbojem. V tomto případě byly použity reálné archeologické artefakty, protože je velice obtížné připravit jednotnou korozi v laboratorních podmínkách.
Nízkoteplotní vodíkové plazma buzené za sníženého tlaku bylo používáno ke studiu vlivu průběhu a podmínek na odstraňování korozních produktů. Plasma bylo buzeno RF zdrojem v pulsním i kontinuálním režimu při tlacích 100-200 Pa. Průběh procesu byl monitorován pomocí optické emisní spektroskopie. Aby bylo možné porovnání závislostí parametrů procesu odstraňování koroze, byly připraveny modelové zkorodované vzorky jak s tak bez pískové krusty. SEM-EDX analýzy byly provedeny k potvrzení účinnosti odstranění korozních vrstev. Experimentální podmínky byly nastavovány tak, aby nedošlo k poškození kovových archeologických předmětů (železo, bronz, měď a mosaz), zejména vlivem vysoké teploty. Nízkotlaké vodíkové plasma není vhodné pro křehké předměty a nekovové materiály. Vzhledem k této skutečnosti byly skleněné vzorky opracovávány podvodním výbojem. V tomto případě byly použity reálné archeologické artefakty, protože je velice obtížné připravit jednotnou korozi v laboratorních podmínkách.
Description
Citation
Journal of Physics: Conference Series. 2014, vol. 565, issue 1, p. 012012-1-012012-10.
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/565/1/012012
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/565/1/012012
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en