Onderzoeksmethoden

Technische fotografie

Aan het begin van het onderzoek maakte kunst- en onderzoeksfotograaf René Gerritsen op zondag 25 februari opnames van het Meisje met de parel met een digitale camera.

René Gerritsen gebruikte verschillende lichtbronnen bij de opnames. Om de huidige staat van het schilderij vast te leggen, maakte hij een foto bij daglicht. Vervolgens fotografeerde hij het schilderij met ultraviolet straling (UV). In dit licht fluoresceert de vernislaag (hij straalt licht uit) en zijn latere restauraties (uit 1994) goed te onderscheiden, omdat ze donker aftekenen tegen de rest van de verf. Om de textuur van het verfoppervlak vast te leggen, maakte Gerritsen ook een opname met strijklicht. Door in het donker met een felle lichtbron vlak langs het schilderij te schijnen, is de structuur van de verf goed te zien. Aan de hand van infraroodreflectografie maakte de fotograaf tot slot een opname waarop onder andere de zwarte pigmenten onder het oppervlak zichtbaar zijn. 

Al deze opnames dienen gedurende het hele onderzoek steeds als vergelijkingsmateriaal. 

Röntgentechnologie

René Gerritsen, specialist in kunst- en onderzoeksfotografie, maakte röntgenopnames van het Meisje met de parel. Daarbij wordt het schilderij bestraald met röntgen. De straling die door het doek gaat, wordt vastgelegd op een röntgenfilm achter het schilderij. De dikte en het gewicht van de verf bepaalt hoeveel straling wordt doorgelaten op die film.

De röntgenopnames leveren informatie over het gebruik van bijvoorbeeld het pigment loodwit. Dat element lood is relatief zwaar en absorbeert veel van de röntgenstraling. In onderstaand voorbeeld is goed te zien dat er veel loodwit voorkomt in de kraag, de parel en het oogwit van het Meisje. Ook de structuur van het geweven doek is zichtbaar, net als het spieraam waarop het doek gespannen is en de spijkers waarmee het op het spieraam is bevestigd.

De zwart-wit röntgenopnames worden op de lichtbak bekeken en gedigitaliseerd voor verder onderzoek. 

Macro–XRF 

Het onderzoek van de opnames met de macro-röntgenfluorescentiescanner (Macro-XRF) is gericht op de chemisch elementaire samenstelling van de pigmenten in de verf, zoals ijzer in aardepigmenten en kwik in vermiljoen. Deze techniek analyseert hoe röntgenstraling door de verf wordt gereflecteerd.  Hieruit wordt duidelijk hoe bijvoorbeeld het ijzer of kwik verdeeld zijn over het schilderij. Het apparaat wordt bediend door Annelies van Loon. Zij is gespecialiseerd in natuurwetenschappelijk onderzoek van schilderijen en verbonden aan Rijksmuseum en Mauritshuis. 

Het gehele oppervlak van het schilderij wordt gescand: van links naar rechts, van boven naar beneden. Zo wordt het oppervlak van de verf, maar ook de lagen eronder zichtbaar. Uit eerder onderzoek is bekend, dat in de verflagen pigmenten voorkomen, die gevoelig zijn voor degradatie en na verloop van tijd verkleuren. Zoals in de kleding en de hoofddoek de pigmenten kalium en calcium uit ultramarijn en gele en rode organische lakpigmenten voorkomen. De vraag is, hoe de verdeling van deze en andere elementen in het schilderij is.  Dit vertelt ons meer over de verfopbouw en het oorspronkelijk uiterlijk van de mantel en kleding van het Meisje. 

De Macro-XRF scanner die wordt gebruikt, is beschikbaar gesteld door het Rijksmuseum in Amsterdam. Het apparaat is speciaal voor kunsthistorisch onderzoek ontwikkeld door de Universiteit Antwerpen en de Technische Universiteit Delft. Momenteel wordt ook binnen de forensische wetenschap gebruik gemaakt van deze onderzoeksmethode met Macro-XRF scanners.

NIR (near-infrared imaging / nabij-infrarood beeldvorming)

Met NIR is het mogelijk pigmenten zichtbaar te maken, die niet met het blote oog te zien zijn. We krijgen zo meer informatie over de verfopbouw van het schilderij. De focus ligt hierbij op koolstof en andere zwarte pigmentsoorten. Onderzoekers John Delaney en Kate Dooley van de National Gallery of Art in Washington gebruiken bij hun onderzoek verschillende infraroodcamera’s, waarmee zij door de verflagen heen kijken. 

Er zijn drie soorten infraroodstraling: ‘near’, ‘mid’ en ‘far’, afhankelijk van de golflengte van de straling. Pigmenten in de verf kunnen nabij-infrarood (NIR) absorberen, reflecteren of doorlaten. Vooral koolstofhoudende, zwarte pigmenten worden zichtbaar met nabij-infraroodstraling. Die pigmenten absorberen het infraroodlicht, waardoor een eventuele ondertekening in houtskool of een latere restauratie zichtbaar wordt. 

De onderzoekers brengen eerst de pigmenten separaat in kaart daarna wordt het materiaal geïdentificeerd. Al deze informatie wordt gebundeld in een ‘image cube’, een stapeling van alle verzamelde materiaaltechnische gegevens van de pigmenten. Hierdoor komen we meer te weten over de verflagen dan met de individuele technieken alleen.

FORS 

(Fiber optic reflectance spectroscopy / Vezeloptische reflectiespectroscopie)
Welke pigmenten gebruikte Vermeer in de blauwe hoofddoek? De FORS-methode (Fiber optic reflectance spectroscopy) maakt het mogelijk een meting te doen naar de eigenschappen van de blauwe pigmenten. 

Ook bij deze onderzoeksmethode wordt gebruik gemaakt van een lichtbron. Afhankelijk van de eigenschappen van het pigment wordt het licht weerkaatst of geabsorbeerd. Deze informatie wordt vastgelegd in een grafiek die de golflengten van de verschillende blauwe pigmenten laat zien. Hierdoor kunnen onderzoekers John Delaney en Kate Dooley van the National Gallery of Art (Washington) analyseren welke grondstoffen Vermeer heeft gebruikt. Bovendien geeft de FORS-methode ook informatie over het gebruikte bindmiddel, de olie waarmee de pigmenten werden vermengd tot verf. 

OCT (Optical coherence tomography scanner / optische coherentie tomografie scanner)

Aan het oppervlak van het Meisje zijn doorzichtige lagen, zoals semitransparante verf (glacislagen) en vernis te vinden. Tom Callewaert, Joris Dik en Jeroen Kalkman van de Technische Universiteit Delft onderzoeken deze transparante lagen met de scanmethode OCT om meer te weten te komen over de opbouw van deze (semi)transparante lagen.

De onderzoekers nemen met OCT (optische coherentie tomografie) een ‘virtuele hap’ uit de doorzichtige verf- en vernislagen. Die hap brengen ze vervolgens als een dwarsdoorsnede in beeld, zodat de opeenstapeling van de transparante verf- en vernislagen zichtbaar is.

Iedere transparante laag heeft een andere helderheid, waardoor op de scan de opbouw van de lagen zichtbaar is. Het hele Meisje wordt gescand, maar de speciale aandacht van de onderzoekers gaat uit naar de transparante blauwe verflagen in haar hoofddoek. Vermeer suggereerde volume in die doek door licht en schaduw met elkaar af te wisselen. Hoe bracht hij de transparante blauwe verflagen aan over de lichtblauwe ondergrond?

Ultra-high resolution colour / topography scanner / Ultrahoge resolutie kleur / topografie scanner 

In de loop van de tijd verschijnen er kleine barsten in de verf. Vooral in het gezicht van het Meisje is dit craquelé goed te zien. Met de kleur/topografie-scanner kunnen we het patroon van barstjes in beeld brengen, door op microscopisch niveau opnames te maken met een ultrahoge resolutie.

Een team van medewerkers en PhD-kandidaten van de TU Delft onder leiding van Joris Dik past deze methode toe op verschillende delen van het schilderij. Deze meting is belangrijk, om de ontwikkeling en uitbreiding van het craquelé in de toekomst nauwgezet te kunnen volgen. 

Op het schilderij wordt een raster van dunne horizontale en verticale lijnen geprojecteerd. Aan weerszijden van het schilderij worden twee camera’s opgesteld, die meten waar en hoe de verf boven de digitale lijnen uitkomt. Een computer vertaalt deze informatie naar een ‘landkaart’ van de craquelures. 

Digitale microscoop HIROX

De hybride 3D-digitale microscoop HIROX maakt een profielopname van het oppervlakte van het schilderij, waarbij de hoogte van de verflagen zichtbaar wordt. 

Met deze microscoop kunnen details 7000 keer worden uitvergroot. Onderzoeker Emilien Leonhardt zoomt eerst in op een paar kleine onderdelen: de ogen, de lippen en de parel. Daarna legt hij het schilderij op tafel om grotere gebieden te scannen. Omdat de kop van de microscoop 360 graden kan draaien, kan alles tot in detail worden gescand – van individuele verfstreken tot pigmentdeeltjes. 

De witte verf die Vermeer gebruikte om reflectie op de parel te schilderen, bracht hij dikker op dan de omliggende verf. In die witte reflectie zijn pieken en dalen te zien.

De digitale microscoop kregen we voor dit onderzoek in bruikleen van Hirox Europe: Jyfel. 

MA XRPD (röntgen poederdiffractie scanning)

Kleuren kunnen veranderen in de loop van de tijd. Onder invloed van bijvoorbeeld licht, kan de chemische verbinding in de verf wijzigen. Vermeer gebruikte het pigment ultramarijn (gemalen lapis lazuli) in de blauwe hoofddoek van het Meisje. De scheikundige verbinding van dit pigment bestaat uit een kristalstructuur. Na verloop van tijd groeperen deze kristallen zich soms anders, wat van invloed is op de kleur die we zien. 

Met röntgenpoederdiffractiescanning bepaalt het AXES-onderzoeksteam van de Universiteit in Antwerpen hoe de kristalstructuren in de pigmenten zijn opgebouwd en in hoeverre deze zijn veranderd in de loop van de tijd. Het schilderij wordt van links naar rechts, van boven naar beneden gescand. Ieder meetpunt wordt bestraald met een kleine hoeveelheid röntgenstraling. Het (diffractie)patroon dat door de kristalverbindingen in pigmenten wordt teruggekaatst, is als een unieke vingerafdruk. Deze patronen worden aan de hand van een database van bekende kristalverbindingen geïdentificeerd.

Kleur/glans/topografie scanner

Voordat het Meisje met de parel weer in zaal 15 wordt teruggehangen, wordt nog een laatste onderzoek gedaan door de onderzoekers van de TU Delft. 

In totale duisternis projecteren zij een raster van horizontale en verticale lijnen op het schilderij. Aan weerskanten staan twee camera’s die de afwijkingen van de lijnen in beeld brengen. Zo krijgen ze topografische informatie over de bovenlagen van het schilderij. Het onderzoek naar kleur en glans richt zich met name op de achtergrond van het Meisje. Oorspronkelijk was deze achtergrond een donkergroenig zwart, maar de kleur en glans daarvan zijn in de loop van de tijd aangetast. 

Ook voor het vervaardigen van hoogwaardige 3D-prints van het schilderij is deze informatie in de toekomst waardevol.