Ученые ЛЭТИ разработали методику лазерной очистки исторических документов
Теперь специалистам доступна безопасная очистка старинных книг, рукописей и архивных документов.
Традиционные методы реставрации требуют использования химических растворителей или механического воздействия, однако эти методы опасны тем, что могут повредить хрупкую старинную бумагу или пергамент.
Лазер как решение
Химикаты могут оставить следы на предмете, а механическая чистка скальпелем способна нарушить структуру целлюлозных волокон. Исследователи предложили использовать для очистки исторических документов импульсный волоконный иттербиевый лазер. Метод основан на явлении лазерной абляции – когда короткие световые импульсы мгновенно испаряют загрязнения, не успевая передать тепловую энергию самой основе документа.
Технология позволяет удалять многовековую пыль, жировые пятна, следы насекомых и биологические загрязнения, включая плесень и грибок. Лазерный луч воздействует только на верхний микронный слой грязи, оставляя целлюлозу и белковые структуры пергамента нетронутыми.
Управление режимами воздействия
Цифровая составляющая разработки заключается в точном управлении параметрами лазерного излучения, ведь разные материалы и типы загрязнений требуют индивидуального подхода. Бумага XVIII века, пергамент XV века и документы с железистыми чернилами по-разному реагируют на световое излучение.
Специальное программное обеспечение контролирует длительность импульса, его частоту и мощность. Алгоритмы подбирают такие настройки, при которых энергия поглощается исключительно частицами грязи или спорами плесени. Иттербиевые лазеры генерируют излучение в ближнем инфракрасном диапазоне, что оптимально подходит для работы с органическими материалами.
Цифровая система отслеживает параметры обработки в реальном времени, а оптические датчики фиксируют отраженный сигнал и контролируют температуру поверхности. Это исключает случайный перегрев и предотвращает порчу исторического артефакта. Оператор задает профиль материала в программе, а система автоматически рассчитывает безопасный режим работы излучателя.
Автоматизация и картографирование загрязнений
Разработанная методика открывает путь к автоматизации реставрационных работ. Ручная очистка тысяч страниц, как правило, занимает месяцы и требует высокой квалификации реставратора. Лазерная технология позволяет интегрировать источник излучения в сканирующие плоттеры и роботизированные координатные столы.
Процесс начинается с создания цифрового двойника документа. Страницу сканируют с высоким разрешением в разных спектральных диапазонах, создавая точную карту загрязнений. Программа анализирует изображение и выделяет загрязнённые зоны. Затем система формирует оптимальную траекторию движения лазерной головки.
Роботизированный комплекс перемещает фокус лазера точно по загрязненным участкам, пропуская чистые зоны и особо хрупкие фрагменты, такие как сургучные печати, водяные знаки или миниатюры.
Интеграция с системами электронной каталогизации позволяет привязывать цифровые карты загрязнений к инвентарным номерам книг. Это создает полноценный электронный паспорт состояния документа до и после реставрации. Цифровые профили настроек для разных типов бумаги сохраняются в единой базе данных, что исключает необходимость подбирать параметры экспериментальным путем.
Применение в архивах и музеях
Методику уже протестировали на различных типах материалов. Ученые обрабатывали образцы бумаги разных эпох, пергамент и артефакты из фондов петербургских библиотек. Исследования подтвердили, что лазер не изменяет химический состав чернил и не разрушает красящие пигменты. Внимание уделили и документам с железо-галловыми чернилами, которые со временем разъедают бумагу. Лазерная очистка позволяет аккуратно удалить поверхностную грязь, не затрагивая нестабильный химический слой самих чернил.
Плесень и грибок, которые часто разрушают бумагу изнутри, удаляются за счет стерилизующего эффекта излучения. Короткий импульс уничтожает споры, останавливая процесс биологической деградации.
Внедрение лазерных комплексов снизит нагрузку на реставрационные отделы. Сотрудники смогут сосредоточиться на сложной реставрации, доверив рутинную очистку поверхностей автоматике. Технология уже готова к внедрению в крупных учреждениях культуры. Национальные библиотеки, государственные архивы и реставрационные центры получают инструмент для работы с особо ценными фондами.
