美術館では誰もがフラッシュを使い、ゴッホのひまわりは白い菊に変わる

美術館を訪れる際、よく注意して見ていると、フラッシュ撮影を禁止する標識が見つかることがあります。美術館ではなぜフラッシュ撮影が禁止されているのでしょうか？フラッシュをオンにすると展示物に影響はありますか?

問題の根源：光はエネルギーを運ぶ

すべての光にはエネルギーが含まれていますが、このエネルギーは文化遺産の劣化の主な原因の 1 つです。これらの中で最も致命的なのは光化学反応かもしれません。これらのエネルギーの作用により、文化遺産の表面にある分子が分解したり、他の物質と反応したりして、本来の特性が失われます。

しかし、光のエネルギーは均等ではありません。光がエネルギーを伝達する場合、それは連続的ではなく、小さなエネルギーパケットに分割され、それぞれが「光子」に対応します。光が青ければ青いほど、各光子のエネルギーは大きくなり、一般的に言えば、引き起こされる光化学的損傷も大きくなります。総エネルギーが同じであっても、光が赤ければ赤いほど、光化学的損傷は少なくなります。

したがって、文化財に対する光の影響に注目する場合、光が運ぶ総エネルギーと、光子のうち高エネルギーの光子がどれだけあり、低エネルギーの光子がどれだけあるかという2つの点に注目する必要があります。展示されている文化財について議論する場合、前者は「照度」、後者は「色温度」で近似することができます。

美術館の光 |アンスプラッシュ

厳密に言えば、光のエネルギーは放射パワーによって測定される必要があります。しかし、日常生活では、私たちは主に目を使って光を受け取り、最も一般的に使用される基準は目で知覚される明るさです。したがって、可視光のエネルギーについて議論する場合、光の強度を人間の目で知覚される明るさに変換する「照度」がよく使用されます。

厳密に言えば、光子エネルギー分布はスペクトル情報を使用して測定する必要があります。しかし、美術館や写真撮影では、通常、奇妙な光源は使用されず、多くの通常の光源は理想的な黒体で近似できます。したがって、光子のエネルギー状態を表すために、黒体の対応する温度、つまり「色温度」を使用します。色温度が高いほど、高エネルギーの光子が多くなり、光化学的破壊力が大きくなります。懐中電灯の光と展示品の許容範囲

もちろん、文化遺産を完全な暗闇の中で保存するのが理想的ですが、それでは遺跡の教育的、美的意義が失われてしまいます。優れた博物館は、博物館内の光源を厳密に管理し、訪問者が重要な詳細を肉眼で確認できるようにし、文化遺産の寿命を可能な限り延ばします。しかし、どんなに優れたコントロールでも、外部フラッシュに直面した場合は無駄になります。では、写真を撮るときにフラッシュはどのような光を発するのでしょうか?展示品の許容範囲を超えていませんか？

最も一般的に使用されているキセノンフラッシュランプを例にとり、その発光特性をより詳細に理解するために、キセノンフラッシュランプの発光スペクトルと併せて説明します。図からわかるように、キセノンフラッシュランプには、可視光領域（400 nm - 700 nm）に加えて、波長が短くエネルギーが高い紫外線領域（200 nm - 400 nm）と、赤色光よりも波長が長く熱効果が明らかな赤外線領域（700 nm - 1200 nm）という 2 つの明らかな発光領域があります。

キセノンフラッシュランプの発光スペクトル：横軸は波長範囲、縦軸は強度です |参考文献[1]

では、キセノンフラッシュランプは要件を満たしているのでしょうか?まず、色温度を見てみましょう。太陽光の優れた代替品として、キセノンランプの色温度は太陽光の色温度と似ており、一般的に約 6200K で、光に敏感なコレクションの要件をある程度上回ります。フラッシュランプとして、キセノンランプは非常に短時間だけ光を発しますが、対象物から 2 メートル離れた場合、その瞬間照度は数万ルクスに達することがあります。これは、コレクションが耐えられる照度値をはるかに上回っていることは明らかです。

展示物の照明の推奨値 |参考文献 [13]

光によって織物の見た目が変わる

色鮮やかな布地にはさまざまな染料が使われていますが、染料自体は壊れやすいため、色鮮やかな布地を保存するのは困難です。

染料が「繊細」である理由は数多くありますが、「光退色」が主な原因の 1 つです。名前が示すように、染料の光退色とは、光の作用によって染料が退色することを指します。そのメカニズムは比較的複雑ですが、ほとんどの研究では、染料の光退色は染料の直接分解と酸化分解の 2 つの経路に分けられることが示されています。直接分解には一般に高エネルギーの紫外線が必要であり、発生条件はやや厳しい。一方、酸化分解は強い光を必要とせず、酸素はどこにでもあるため、通常の条件下でも容易に起こります。

染料は光の下で色褪せます |ピンタレスト

染料分子が光活性化後に酸素とどのように反応するかに応じて、光促進酸化分解の経路は 2 つのタイプに分けられます。

最初の方法は、光が染料を通して酸素を活性化し、活性化した酸素が染料を破壊するというものです。これら 2 つの経路をよりよく理解するためには、まずエネルギーレベルという概念を紹介する必要があります。理解しやすくするために、エネルギーレベルを異なる高さの床として考えることができます。分子は安定した最下層に留まろうとしますが、光にさらされると、染料分子は適切な光エネルギーを吸収し、より高い層にジャンプします。一方、下層の酸素を光で「励起」させることは難しいのですが、光エネルギーを吸収した色素分子は、その光エネルギーを惜しみなく酸素に与えて下層へと戻っていきます。エネルギーを得た酸素はより高いエネルギーを持つ一重項酸素となり、染料を完全に酸化します。

一重項酸素が生成される仕組み

光促進酸化のもう一つの経路は、フリーラジカルスーパーオキシドアニオンの直接生成です。さらに細かく見てみると、分子内にもさまざまな階層があり、そこに住むのは個々の電子です。電子は光エネルギーを吸収すると、より高い階にジャンプします。酸素の出現により、落ち着きのない高レベル電子に新しい行き先が与えられます。光によって活性化された染料分子は電子を酸素に渡し、染料分子自体はフリーラジカル陽イオンに酸化され、酸素はフリーラジカルスーパーオキシドアニオンに還元されます。フリーラジカルスーパーオキシドアニオンは、フリーラジカルの活性と酸素の強力な酸化特性の両方を持ち、染料分子を完全に分解します。

スーパーオキシドアニオンの生成方法

古代には人工合成染料はそれほど多くありませんでしたが、それでも人々は藍、アントシアニン、シコニン、アルゲンティンなど、自然から多種多様な天然染料を得ていました。古代の藍染めは植物から抽出した汁に依存していました。染色の過程では、染色中の温度やpH値の変化により、藍のほかに藍と似た構造を持つ分子である藍赤が生成されることも多かった。研究により、主波長 365 nm の紫外線は染料中のインジゴカルミンに大きな劣化効果をもたらすことが判明しました。

藍染めの織物 |アルバニー研究所

さらに、藍染料中のインジゴカルミンも紫外線と酸素の作用により急速に酸化分解され、インジゴカルミンスルホン酸が生成されます。光が絵画を「日食」させる

布地に色を付けるにはさまざまな有機染料がよく使われますが、絵画には鉛白や辰砂などのさまざまな無機顔料も使われます。では、無機顔料を使ったコレクションはフラッシュを逃れることができるのでしょうか?残念ながら、いいえ。たとえば、明るい黄色の塗料には硫化カドミウム (CdS) という成分が使われており、着色力が強く、安定性があり、色が明るいことから、塗装業者の間で人気があります。この顔料は、モネ、ゴッホ、ピカソなどの画家の作品に広く使用されました。

しかし、可視光の作用により、硫化カドミウム中の硫黄は徐々に酸化されて硫酸塩になります。このプロセスは、前述のエネルギーレベルモデルで説明できます。光が硫化カドミウムの電子を上層階に運び、空き部屋ができると、もともと硫黄の中にあった電子がその機会を利用して移動します。その結果、硫黄は電子を失い、元素硫黄に酸化されます。元素硫黄は酸素によって簡単に硫酸塩に酸化され、最終的に顔料が完全に破壊されます。

油絵に使用される硫化カドミウム（カドミウムイエロー）丨webexhibits.org

光がコレクションに与えるダメージはこれにとどまりません。赤外線はエネルギーが低いにもかかわらず、その大きな熱効果により、紙や木材などのセルロースを多く含むコレクションの脱水やひび割れが加速される可能性があります。動物や植物の標本、骨の道具などの有機コレクションには、カルボニル、芳香族、その他の発色団が豊富に含まれており、光条件下で励起され、酸化され、または単に直接分解されることもあります。

フラッシュバルブの 1 回の小さなフラッシュは、実験室でシミュレートされた条件ほど厳しいものではありませんが、時間の経過とともに蓄積された損傷は、石を通して水が滴り落ちるのと同じ効果をもたらすのに十分です。歴史の重みを何千年も受け継いでいくためにも、ぜひフラッシュをオフにして、貴重なコレクションをじっくりと鑑賞してください！

参考文献

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[9] http://dpanswers.com/content/canon_flash.php

[10] http://www.cap-xx.com/resources/docs/cap-xx_wp_0906_comparison_of_xenon_flash_and_led_flash_v3.pdf

[11] 王勇利博士論文、古代絹織物の色と品質に対する物理的環境の影響に関する研究、東華大学、2007年