CC BY
40Е.М. ЛОЦМАНОВА, Е.С. БЫСТРОВА
АНАЛИЗ ОПТИЧЕСКИХ И СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ ДОКУМЕНТОВ НЕРАЗРУШАЮЩИМИ МЕТОДАМИ
Нарушение режима хранения документов в библиотеках и их эксплуатация инициируют процессы деструкции бумаги, красителей, пигментов и связующих красок, чернил. Это отрицательно сказывается на потребительских свойствах документа — изменяется контрастность текста, цвет бумаги и иллюстраций, снижается механическая прочность бумаги, что может привести к утрате информации. Для консерваторов важно иметь в своем арсенале методы, с помощью которых возможно контролировать состояние документов непосредственно в библиотеке без привлечения других специалистов.
В Федеральном центре консервации библиотечных фондов Российской национальной библиотеки (ФЦКБФ РНБ) используют несколько неразрушающих методов, с помощью которых можно получить информацию о состоянии документа путем определения его оптических и структурных характеристик.
инструментальный метод
В соответствии с реализацией Национальной программы сохранения библиотечных фондов РФ в 2001-2003 гг. спроектирован и изготовлен переносной оптико-электронный спектроколориметр ТКА-РНБ, предназначенный для экспертизы фондов [5]. Результатом измерений является количественная оценка оптических свойств документа при мониторинге либо в лабораторных исследованиях. Она может быть выполнена в различные периоды времени, что позволит отследить изменения свойств документов в процессе хранения и использования [2]. С помощью спектроколориметра могут быть получены следующие характеристики: коэффициент отражения, индекс желтизны, насыщенность, координаты цвета в различных системах и др.
Спектроколориметр (илл. 1) состоит из трех блоков: фотометрического блока, микропроцессорного блока и пульта управления. Фотометрический и микропроцессорный блоки соединены между собой световодом из кварцевого моноволокна. В комплект прибора входит объектив, позволяющий измерить оптические параметры документа на рабочей поверхности диаметром 2,5 мм. Это позволяет проанализировать незначительную площадь документа, например, межстрочное пространство, заглавные буквы текста, участки иллюстраций, области документа с различными повреждениями (пигментация, пятна, изменение цвета носителя информации, материала записи информации и т.д.). В спектроколориметре реализована геометрия освещения Л0о, которая соответствует российским и международным стандартам. Диффузное освещение формируется фотометрическим шаром [1].
Для хранения полученных данных разработан электронный паспорт состояния документов, который используется при экспертизе документов русского журнального фонда Российской национальной библиотеки (илл. 2).
Наряду с библиографическими данными указывают место измерения, вносят значения параллельных измерений различных оптических параметров. Средние значения рассчитываются автоматически. На основании полученных данных и результатов визуального осмотра отмечают рекомендации по консервации. В примечании можно подробно описать способы консерваци-онных обработок, рекомендации по хранению, копированию, использованию документа, его особые характеристики и др.
метод, основанный на анализе цифровых изображений
Этот метод также используется для анализа как бумаги, так и материала записи информации. Изображение может быть получено тремя способами: в результате цифровой фотосъёмки при постоянном освещении, при микроскопировании (в отраженном или проходящем свете) с использованием цифровой камеры либо при сканировании, если к документу допустимо применение этого способа. Исследование выделенной области полученного изображения выполняется с помощью пакета программы Matisse (разработана в Лаборатории кодикологических исследований и научно-технической экспертизы документа Отдела рукописей РНБ) и средствами пакета программы Adobe Photoshop [6].
Определение оптических показателей основано на методике колориметрического анализа, т.е. анализа цвета объектов. Для характеристики цвета выбраны координаты цвета в системе RGB (R — красный, G — зеленый, B — синий). В разделе «Колориметрия» программы Matisse для каждого объекта вычисляются средние значения RGB, на базе которых устанавливаются значения яркости, насыщенности цвета образца и длина волны, ему соответствующая.
В табл. 1 и 2 отражены результаты определения перечисленных выше показателей. С использованием яркости можно характеризовать контрастность текста. Так, по яркости штриха и бумаги на лицевой стороне оценивается такое повреждение документа, как угасание текста: разница 20 % — угасание 2 балла, 10-15 % — 3 балла. В других случаях железо-галловые чернила способствуют пожелтению бумаги с оборотной стороны, что вызвано наличием в их составе железа и низким значением рН. Перечисленные факторы приводят к кислотному гидролизу бумаги в плоскости и по толщине, ее пожелтению и «переходу текста на оборот». По мере увеличения степени перехода (от 1 до з баллов) снижается яркость бумаги в области штриха на обороте. При переходе в 3 балла явственно читается текст, а яркость штриха в 1,5-2 раза меньше, чем межстрочного пространства. Степень повреждения устанавливали по четырехбалльной шкале: о баллов — повреждение отсутствует, 1 балл — повреждено менее 20 %, 2 балла — 20-50 %, 3 балла — более 50 % поверхности документа.
Илл. 2. Страница паспорта состояния документа 48
Таблица 1
Колориметрическая характеристика документов с миграцией железо-галловых чернил на
оборотную сторону листа
Номер по описи Место измерения и степень поврея^еяия Координаты цвета Яркость, % Насыщенность, %
К с В
Автограф № 234, докумшгг 6 Лицевая сторона, штрих 34 72 72 33,05 3,57
Оборотная сторона, штрих [1 балл) 161 152 144 62,95
Лицевая сторона, бумага 179 167 157 70,56 521
Оборотная сторона, бумага 174 167 156 6&,38 —
Автограф №321/1, документ 222 Лицевая сторона, штрих 44 45 58 22,82 11,90
Оборотная сторона, штрих (2 балла) 146 134 104 56,97 16,59
Лицевая сторона, бумага 191 189 162 75,69 6,&7
Оборотная стороЕаа, бумага 175 169 148 6&,50 8,59
Автограф № 115, документ Лицевая сторона, штрих 87 47 23 33,88 50,32
Оборотзз ая сторона, штрих (2 балла) 155 102 46 60,80 43,77
Лицевая сторона, бумага 213 166 107 83,56 30,00
Оборотная сторона, бумага 202 156 100 79,72 30,50
Автограф № 115, документ 10 Лицевая сторона, штрих 53 25 12 20,69 53,89
Оборотная сторона, штрих (3 балла) 110 55 16 42,94 6&,44
Лицевая сторона, бумага 207 161 105 81,65 29,48
Оборотная сторона, бумага 187 141 85 73,36 34,05
Автограф № 115, документ 13 Лицевая сторона, штрих 84 43 18 32,96 57,15
Оборотная сторона, штрих (3 балла) 107 54 18 41,57 64,73
Лицевая сторона, бумага 200 154 94 75,34 32,94
Оборотная сторона, бумага т 155 101 7 а,08 29,48
ФОТОГРАФИЯ. ИЗОБРАЖЕНИЕ. ДОКУМЕНТ. ВЫП. 7(7)
Илл. 3. Газетная бумага. Распределение плотностей
Илл. 5. Мелованная бумага. Распределение плотностей
Илл. 7. Штрих железо-галловых чернил, угасание 1 балл
Илл. 4. Офсетная бумага. Распределение плотностей
Илл. 6. Печатная краска на офсетной бумаге
Коэффициент изрезанное™: 2.00
Илл. 8. Штрих железо-галловых чернил, угасание з балла
Илл. 9. Наглядное пособие для оценки состояния документов на газетной бумаге
Илл. 10. Наглядное пособие для оценки состояния документов на офсетной, типографской бумаге различного
композиционного состава
Таблица 2
Колориметрическая характеристика документов с угасанием текста, написанного железо
галловыми чернилами
Номер ло описи Место измерения и степень повреждения Координаты цвета Ыркосп., %
R G В
Автограф № 234, документ 86 Лицевая сторона, штрих (7 балла) 121 110 111 47,35
Лицевал сторона, бумага 160 159 152 66,40
Автограф № 321Л, документ 45 Лицевая сторона, штрих (7 балла) 127 119 106 50,00
Лицевая сторона, бумага 183 179 174 72,55
Автограф № 234, документ 87 Лицевая сторона, штрих (3 балла) 130 131 124 54,18
Лицевая сторона, бумага 17S 170 161 69,96
Автограф Хя 234, документ 83 Лицевая сторона, штрих (3 балла) 141 131 108 55,28
Лицевая сторона, бумага 165 159 149 64,57
В результате пожелтения, а часто и побурения, меняются цветовые характеристики бумаги в зоне перехода текста на оборот листа. Как показали измерения, этот процесс отражает красная составляющая цвета R. При визуальной оценке максимальной степени повреждения в 3 балла разница в координате цвета R составляет 50 единиц и более.
Раздел «Денситометрия» в программе Matisse используется для характеристики структуры поверхности объектов и является альтернативой стандартных методик, в которых работа выполняется с образцами определенного размера с разрушением объекта исследования, что по отношению к документам неприемлемо. При анализе бумаги, используя показатель «коэффициент изрезанности», оценивают гладкость (шероховатость) поверхности [4]. Он характеризует как технологию изготовления, так и влияние консервационных обработок на документ. На илл. 3-5 представлены изображения поверхности газетной, офсетной и мелованной бумаги и распределение плотностей, на основании которых рассчитывается коэффициент изрезанности. Он снижается в этом ряду, что отражает степень поверхностной обработки бумаги. Газетная проходит каландрирование (выравнивание поверхности) только на каландре бумагоделательной машины, офсетная — на машинном каландре и, дополнительно, на суперкаландре, а на мелованную бумагу наносят равномерный слой мелованного покрытия, что придает ей высокую гладкость.
Таким же способом анализируется неравномерность печати, рукописного текста или изображения. Коэффициент изрезанности отражает технику и качество нанесения печати, а также повреждения — изменения в процессе естественного старения и бытования документа.
Пятнистость и облачность красочного слоя или штриха представляют собой микронеоднородности, возникающие из-за неравномерности впитывания краски или чернил. Влияют на это состав поверхностного слоя бумаги и его структура. Даже небольшие отличия равномерности тона могут быть заметны для глаза человека. На микрофотографиях илл. 6 видно неравномерное распределение печатной краски на офсетной бумаге — отличие во впитываемости на поверхности крупных волокон поверхностного слоя и в промежутках между ними.
Оценка штрихов железо-галловых чернил по их микрофотографиям иллюстрирует структуру штриха и степень его повреждения (илл. 7, 8). Здесь коэффициент изрезанности имеет достаточно высокие значения. Однако по мере угасания текста он снижается. Возникают утраты микрочастиц минеральной части чернил, и чем большую площадь штриха занимает бумага, тем равномернее становится штрих.
метод сравнения с использованием эталонов
В фондах библиотек хранится значительное количество документов, изданных на недолговечной бумаге ХХ в. При производстве бумаги для полиграфической промышленности, помимо беленой целлюлозы, использовались небеленая древесная целлюлоза и древесная масса — полуфабрикаты, интенсивно разрушающиеся в процессе хранения, а также проклейка в кислой среде. В определенный момент бумага становится хрупкой и возникает опасность механического повреждения документа читателями. Среди повреждений, являющихся следствием деструкции полуфабрикатов, важнейшим является изменение цвета бумаги. При отсутствии какой-либо аппаратуры в хранилищах оценивать состояние массовых изданий ХХ в. можно с использованием наглядных пособий, разработанных в ФЦКБФ (илл. д, 10).
Пособия представляют собой шкалу индекса желтизны, совмещенную с графиком зависимости сопротивления излому от индекса желтизны. Шкала желтизны, как эталон сравнения, составлена из образцов газетной бумаги и бумаги для печати другого композиционного состава с различными значениями индекса желтизны (степени отклонения от абсолютно белого цвета в сторону желтого оттенка). График дает представление о прочности обследованного документа. Там же выделена зона риска для документов на газетной бумаге и для документов XX в. (книг, журналов) на офсетной, типографской бумаге. Если при определении по шкале индекса желтизны газетной бумаги
получаем значения 45 и выше, а для документов на бумаге различного состава 32 и выше, то анализируемые документы следует изъять из читательского пользования, подвергнуть нейтрализации и фазовой консервации [3]. Затем целесообразно копировать их на небумажные носители, что позволит расширить доступ читателей к информации и выдавать в пользование читателям копии. Для документов, не входящих в группу риска, следует использовать различные формы стабилизации, реставрацию в зависимости от их физического состояния и только после этого выдавать читателям.
литература
1. Анохин Ю.А., Добрусина С.А., Лоцманова Е.М., Товбин Б.С. Контроль состояния документов неразрушающим оптическим методом // Сохранение культурного наследия библиотек, архивов и музеев: материалы междунар. конф. СПб.: БАД 2003. С. l92-l95.
2. Вовк Н.С., Быстрова Е.С., Лоцманова Е.М. Оценка долговечности бумаги оптическим неразрушающим методом // Комплексное обследование книгохранилищ. СПб.: РЖ, 2007. С. l76-l8l.
3. Лоцманова Е.М., Быстрова Е.С., Вовк Н.С. Оценка прочности документов хх в. неразрушающим способом на основе шкалы желтизны // Обеспечение сохранности памятников культуры: традиционные подходы — нетрадиционные решения: материалы V междунар. конф. СПб.: РЖ, 2006. С. l67-l74.
4. Лоцманова Е.М., Быстрова Е.С., Елагина Н.А. Экспертиза западноевропейских рукописных документов с использованием методов микрохимического и микроскопического анализа // Сохранение культурного наследия библиотек, архивов и музеев: материалы науч. конф. СПб.: БА^ 2008. С. 283-289.
5. Томский КА., Троицкий А.С., Лоцманова Е.М. Измерение оптических характеристик на бумаге с помощью спектроколориметра ТКА-РЖ // Консервация памятников культуры в единстве и многообразии: материалы iv междунар. конференции. СПб.: РЖ, 2003. С. l55-l59.
6. Tsypkin D.O. Optico-Electronic Methods in the Study of Mediaeval Paper in the Manuscript division of the National library of Russia // Le papier au Moyen Age: histoire et techniques. Turnhout (Brepols), l999. P. 243-253. (Bibliologia: elementa ad librorum studia perti-nentia. Vol. l9).
