Článek přináší přehled využívaných či vyvinutých nedestruktivních metod průzkumu dřevěných prvků konstrukcí s reflexí jejich technických možností. Uvedené nedestruktivní metody nacházejí využití zejména u artefaktů významné hodnoty, u kterých není možné narušovat hmotu a znehodnotit tak danou hodnotu. Jedná se především o historické prvky krovových konstrukcí, předměty sbírkové povahy apod. Metody jsou výrazným pomocníkem pro průzkumnou činnost a restaurátorskou praxi. V příspěvku jsou uvedeny i možné aplikace těchto nedestruktivních screeningových metod při analýzách uměleckých předmětů.
Využití metod je prezentováno na konkrétních případech, jak na prvcích konstrukcí, tak i na artefaktech sbírkové povahy. Pozornost je věnována zejména rentgenové diagnostice, digitálnímu mikroskopu, počítačové tomografii a akustickému tomografu. Příspěvek má za cíl specifikovat podmínky, za kterých lze dané metody použít tak, aby jejich aplikace přispěla k účinnému posouzení stavu poškození, případně stanovení míry autenticity uměleckých předmětů, s důrazem na řádnou interpretaci výsledků.
RTG zařízení
Mezi možné nedestruktivní metody určující míru poškození je možné řadit i ty, které používají zdroj aktivního elektromagnetického ionizujícího záření s vlnovou délkou v intervalu 10–8 až 10–12 m. V úvahu přichází rentgenové diagnostické metody známé v medicínské a veterinární praxi. Při využití rentgenových zařízení nastávají potíže s vyhodnocením objemového poškození detekovaného materiálu. Problém nalezení vhodného diagnostického postupu pro detekování rozsahu poškození konstrukčních prvků byl v posledních letech poměrně významně analyzován. V této souvislosti je hlavní zájem zaměřen na výzkum heterogenních a anizotropních materiálů, mezi které patří i dřevo, jako stavební materiál a zároveň druh organické heterogenní hmoty. Samotná RTG technika využívá obrazové informace zpracované pomocí 2D rovinné transformace. Získaný rentgenový snímek je vyhodnocen ve speciálně navržených programech, jejichž výsledkem je obrazová předloha, deklarující míru poškození dřevěných konstrukčních prvků včetně statistického vyhodnocení výskytu degradovaných částí. Metoda známá z medicínské nebo veterinární praxe je založena na kvalitním RTG snímku diagnostikovaného materiálu a velmi efektivním zpracováním obrazu [2]. Rentgenové pracoviště se skládá z rentgenového přístroje, panelu rentgenového záření a řídící stanice v transportním kufru (obr. 1). Kufr obsahuje speciální notebook se softwarem pro rychlý náhled RTG snímků, nabíjecí modul pro snímací senzor a WiFi router pro komunikaci s RTG senzorem a pracovní stanicí. Vysokofrekvenční RTG přístroj EcoRay HF 1040 (obr. 1) má rozsah expozičního napětí 40–100 kV a rozsah efektivních dávek 0,32–50 mAs. Mobilní zařízení o velikosti 344x191x188 mm funguje komplexně s DDR receptorem obrazu (RTG panel – obr. 1) pro přímou digitalizaci obrazové předlohy (RTG snímek – obr. 2) [1, 2].
Zařízení díky své mobilitě nachází uplatnění jak při diagnostice stavu a rozsahu poškození dřevěných prvků konstrukcí, tak i v oblasti diagnostiky předmětů umělecké povahy. Pro potřeby praxe a přesného určení míry poškození vyvinula společnost Thermo Sanace vlastní software (Rentgen segmentation), který provádí spojitou segmentaci obrazové předlohy do pěti různých kategorií podle hustoty dřeva a intenzity RTG snímku (obr. 2) [2]. Příklady využití zařízení prezentuje obr. 3 a obr. 4.
Digitální mikroskop VHX-5000
Mobilní digitální mikroskop VHX-5000 od firmy Keyence využívá pro získání vysoce kvalitního obrazu vysokorychlostní digitální zobrazovací technologii. Kamera mikroskopu dokáže zachytit velké množství obrazových dat (50 snímků za sekundu) v různých polohách snímkování s různými ohnisky (obr. 5). Díky svým pokročilým funkcím, například vysoké rozlišení HDR, měření v hloubkách (vrstvách) obrazu, skládání obrazové předlohy nebo zvětšení obrazu až 5000krát, je mikroskop vhodným nástrojem pro kvalitní screening. Výsledky měření umožňuje technologie ve 2D i 3D s okamžitou dokumentací snímku, včetně možnosti vytvářet pokročilé 2D a 3D analýzy. Rychlý přístup k pokročilým funkcím vytváří z digitální zobrazovací technologie rychlý a mobilní nástroj pro analýzu předmětů sbírkové povahy i pro screening biotické degradace v krovových konstrukcích objektů [3]. Příklady využití zařízení prezentují obr. 5 a obr. 6.
Výpočetní tomografie – CT zařízení
Multidetektorový CT přístroj VCT 64 LightSpeed (obr. 8) má 64 řad (0,625 x 64–40 mm) keramických detektorů s rotační rychlostí 0,35–1 sekunda a tloušťkou řezu 0,625–5 mm [3]. Zkoumaný objekt je uložen na pojízdný stůl a dochází ke snímání zájmových oblastí za současného kontinuálního pohybu objektu CT zařízením. Zdrojem je rentgenové záření, které prochází vyšetřovaným objektem. Na základě různých hustot objektu dochází k částečnému pohlcování záření, které dopadá oslabené na soustavu detektorů na druhé straně. Měření jsou provedena okolo celého obvodu, respektive výšky zkoumaného objektu. Celý soubor měření je podroben filtrovaným zpětným projekcím a adaptivní statistické iterativní rekonstrukci za vzniku tomografického obrazu. Výstupem je obrazová informace v DICOM formátu s možností následné konvergence do jiného formátu např. JPG, PNG atd. (obr. 7).
Akustická detekce – zařízení Acoustic Pack
V případě napadení dřevěných prvků konstrukcí dřevokazným hmyzem je před vlastním rozhodnutím o postupu a sanační metodě nutné diagnostikovat rozsah poškození, identifikovat porušené části konstrukčních prvků a určit, zda je dřevokazný hmyz ještě v aktivním stádiu svého vývoje. Nedestruktivní nebo případně semidestruktivní přístroje sice poskytují přesnou informaci o stavu posuzované konstrukce, ale nejsou schopny stanovit, zda jsou larvy dřevokazného hmyzu v aktivním nebo latentním stavu. Znalost aktivity dřevokazného hmyzu v poškozených prvcích konstrukce je pro vlastníky objektů i orgány památkové péče důležitým parametrem při rozhodování a zvolení správné sanační metody. Zařízení Acoustic Pack snímá pomocí senzorů zvukové projevy larev, vytvářené při narušování buněčných stěn elementů dřeva požerem. Získané signály jsou přes napájecí modul posílány do zvukové karty, kde jsou analogová data z jednotlivých senzorů sloučena a digitalizována. Výslednou akustickou a grafickou analýzu umožňují dva programy. V prvním případě jde o komerční software Cubase Elements 6 a v druhém o speciálně naprogramovaný software pro automatické vyhodnocení napadených prvků na základě korelace sinusového signálu larev dřevokazného hmyzu se vzory zvuků v databázi. Tímto postupem je možné anulovat vliv nežádoucí akustické emise okolí, vypočítat korelační faktor shody a numericky stanovit míru napadení konstrukce [4].
Závěr
V příspěvku jsou prezentována zařízení pro nedestruktivní průzkum dřeva, dřevěných částí konstrukcí a předmětů sbírkové povahy. Popisovaná zařízení jsou buď využívána v medicínské praxi a transformována do oblasti průzkumu dřeva, anebo jde o zařízení nově pro tyto účely vyvinutá. V příspěvku je představeno RTG zařízení s DDR receptorem obrazu a jeho možnosti využití. Pro srovnání je uveden i CT výpočetní tomograf, využívající jako zdroj ionizující záření, i když je jeho provoz nákladný a následné zpracování výsledků měření časově náročné. RTG zařízení se ukazuje jako dostupnější varianta s dostačující získanou obrazovou informací. Výsledky měření a analýzy získané pomocí RTG a CT zařízení potvrzují možnosti jejich využití zejména pro restaurátorskou praxi.
Digitální mikroskop VHX-5000 otevírá svou mobilitou a rychlostí zpracování požadovaných analýz nové možnosti jeho využití při zkoumání dřevěných prvků konstrukcí, ale i v restaurátorské praxi při posuzování vlastností a pravosti maleb, měření defektů artefaktů apod. Jako poslední je uvedeno zařízení Acoustic Pack speciálně vyvinuté pro požadavky posudkové činnosti. Acoustic Pack umožňuje detekci aktivity dřevokazného hmyzu ve dřevě nebo dřevěných konstrukčních prvcích, a tím poskytuje data pro lepší vyhodnocení vhodnosti použití navrhované sanační metody. Jedná se o jediné zařízení v České republice, které dokáže tyto informace získat a interpretovat.
ANDREA NASSWETTROVÁ
foto autorka
Zdroje:
1) NASSWETTROVÁ A., P. ŠMÍRA a S. KŘIVÁNKOVÁ. RTG detekce míry poškození dřevěných prvků staveb. TZB info: [online] ©2017 [cit. 16. 03. 2017] Dostupné http://elektro.tzb-info.cz/12684-rtg-detekce-miry-poskozeni-drevenych-prvku-staveb.
2) FIALA, P., M. FRIEDL, P. CAP, P. KONAS, P. SMIRA a A. NASSWETTROVA. Non Destructive Method for Detection Wood-destroying Insects. Progress in Electromagnetics Research Symposium 2014, Guangzhou.. 2014. s. 1642–1646. ISBN: 978-1-934142-28-8. ISSN: 1559- 9450.
3) Grossová O., Nasswettrová A., Šmíra P., Křivánková S. Využití nedestruktivních screeningových metod pro průzkum a restaurování uměleckých artefaktů: Zborník príspevkov z konferencie CSTI 2015. Integrácia konzervačnej vedy a technológií do interdisciplinárnej ochrany materiálov a objektov dedičstva. Bratislava, 2016, ISBN 978-80-8060-377-9.
4) NASSWETTROVÁ, A., P. ŠMÍRA a S. KŘIVÁNKOVÁ. Akustická detekce aktivity larev dřevokazného hmyzu zařízením Acoustic Pack. Tzb-info [online]. 2015 [cit. 2015-09-04]. Dostupné z: http://stavba.tzb-info.cz/drevene-a-ocelove-konstrukce/12872-akusticka-detekce-aktivity-larev-drevokazneho-hmyzu-zarizenim-acoustic-pack.
Ing. Andrea Nasswettrová, Ph.D., MBA, (*1984)
absolvovala Mendelovu univerzitu v Brně, obor dřevostavby a dřevěné prvky staveb. V roce 2016 ukončila studium na Cambridge Business School v programu Management and leadership. Od roku 2011 pracuje jako vedoucí odborné a výzkumné činnosti ve firmě Thermo Sanace, s. r. o. Věnuje se ochraně dřeva, odborným průzkumům a posudkové činnosti v oblasti dřevěných konstrukcí, inovacím v oblasti nedestruktivních metod zkoumání dřeva a metodám sanace.
