gerardy, i. datation par termoluminescence 2009

8/7/2019 Gerardy, I. Datation Par Termoluminescence 2009

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CeROArtNumro 3 (2009)L'erreur, la faute, le faux

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Isabelle Gerardy

La datation par thermoluminescenceface la production dun nouveau typede faux

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Rfrence lectroniqueIsabelle Gerardy, La datation par thermoluminescence face la production dun nouveau type de faux ,CeROArt[En ligne], 3 | 2009, mis en ligne le 21 avril 2009. URL : http://ceroart.revues.org/index1089.htmlDOI : en cours d'attribution

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Isabelle Gerardy

La datation par thermoluminescence face la production dun nouveau type de faux

Introduction1 La thermoluminescence (TL) dfinit la capacit de certains matriaux non conducteurspralablement exposs des radiations ionisantes, de dvelopper une luminescence suite une

lvation de temprature1. Les principes de la thermoluminescence sont complexes mais sontsouvent dcrits par un schma en bandes dnergies (voir figure 1). En effet, considrons unmatriau non conducteur possdant une bande de conduction (B.C.) et une bande de valence(B.V.) spares par une bande interdite (B.I.) possdant toutefois des piges spcifiques (desatomes trangers, des dfauts dans le matriau). Initialement, les lectrons se trouvent dans labande de valence. Le phnomne de thermoluminescence peut tre diffus en deux phases :

Figure 1. Schma en bande dnergie du phnomne de TL

2 Une phase de remplissage des piges o sous leffet des rayonnements, les lectrons passentde la bande de valence la bande de conduction puis tombent dans les piges situs dansla bande interdite.

3 Une phase dmission de luminescence o, sous leffet dune augmentation de la temprature,les lectrons repassent dans la bande de conduction puis redescendent dans la bande de valenceen mettant des photons lumineux. Ceux-ci constituent le signal de thermoluminescence.

4 Lintensit de la thermoluminescence est directement lie la dose de rayonnement reue parle matriau.

La mthode de datation par thermoluminescence

Les principes de datation5 Ds 1953, les travaux de Daniel, Boyd et Saunders ont montr que certains matriaux

gologiques tels que des argiles ou des roches ruptives pouvaient montrer le phnomne de


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thermoluminescence2. En effet, ces matriaux possdent la capacit de piger des lectronslorsquils sont soumis des radiations ionisantes et un chauffage provoque une mission dephotons. De plus, les argiles contiennent des isotopes radioactifs tels que les isotopes 238 et235 de luranium, le thorium 232 (ainsi que leurs produits de dcroissance), le rubidium 87 etle potassium 40, tous ces radioisotopes tant naturellement prsents dans la crote terrestre enconcentration lgrement variable. Cest peu prs la mme poque quon a pens utiliserla TL pour dater diffrents objets archologiques. Les matriaux pouvant tre tudis doivent

pourtant rpondre certains critres : tre non conducteur et possder des piges de luminescence ; Avoir t chauff pralablement pour assurant le vidage des piges et permettant laremise zro du chronomtre ;

Avoir t expos des radiations ionisantes. Plusieurs types de matriaux peuvent rpondre ces critres : Les poteries, terres cuites, tuiles (souvent chauffes plus de 500C lors de leurfabrication) ;

Les objets en mtal pour peu quil reste un rsidu du noyau de celui-ci ;

6 Pour ces matriaux, la dose de rayonnement sera donne par les radioisotopes contenu dans

le matriau de base comme dcrit plus haut mais aussi par ceux contenus dans le lieudenfouissement ainsi que par les rayonnements cosmiques.

Lapplication de la mthode

7 Pour dfinir lge de lchantillon, il faudra dterminer deux grandeurs :

La dose accumule par lobjet depuis sa dernire remise zro c'est--dire sa cuisson.On ralisera un chauffage sur un chantillon de lobjet dater (quelques milligrammesde poudre) et on dfinira la palodose.

La dose annuelle reue du fait des radioisotopes contenus dans lobjet ainsi que celleprovenant du milieu denfouissement et des rayonnements cosmiques.

8 Lge estim de lchantillon sera donn par la formule :9 La palodose sera donc value en mesurant lintensit du signal de thermoluminescence

cest--dire le nombre de photons qui avaient t pigs (voir figure 2). Nous savons quece nombre est proportionnel la dose mais il dpend aussi du matriau et de la densit depiges disponibles donc, de la sensibilit du matriau au phnomne de thermoluminescence.Pour dfinir cette sensibilit, on utilise la mthode daddition qui consiste irradier certainschantillons des doses connues afin de dterminer lintensit du signal par unit de dosereue. Cette irradiation artificielle se fera laide dune source calibre de rayonnement.On portera ensuite en graphique lintensit du signal de TL en fonction de la dose pourlchantillon brut ainsi que pour ceux ayant subis des doses additionnelles croissantes.Lextrapolation de la droite ajustant les diffrents points permet dvaluer la palodose(voir figure 3). La dtermination de la dose annuelle est assez difficile, surtout pour les

chantillons pour lesquels linformation concernant les conditions denfouissement nest pasdisponible. Cette dose dpend aussi des concentrations en diffrents radioisotopes naturelsdans lchantillon ; ces donnes peuvent tre valus par analyses chimiques ou physiques(fluorescence X) mais ncessite une assez grande quantit de matire qui nest pas toujoursdisponible. Pour une valuation plus grossire de lanciennet, on peut adopter une dose

annuelle communment accepte de 5 milligray par an3.


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Figure 2 courbe de luminescence pour lchantillon brut et ayant subit deux irradiations des doses croissantes

Figure 3. Evaluation de la palodose par la mthode daddition

Crer de vrai faux

10 Comme nous lavons vu dans le paragraphe prcdent, lvaluation danciennet par lamthode de thermoluminescence est base sur la mesure de la dose de rayonnement accumule


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par lchantillon depuis sa dernire cuisson. Si on donne artificiellement une dose une picemoderne, on peut donc gruger le test. Le tout est de raliser cette manuvre de la manire laplus convaincante possible. Dans le cas des uvres dart, quatre moyens principaux de fausserle test ont pu tre identifis :

Lirradiation artificielle dun objet moderne ; dans ce cas, la dose de rayonnement estdonne de manire externe par une irradiation laide de rayonnement gamma ou X telsquon peut les trouver dans les installations mdicales, principalement dans les centres

de traitement de cancer par radiations ionisantes. La rutilisation de tessons vrais mais sans intrt archologique et provenant dediffrents objets afin de reconstituer une pice complte (un puzzle).

Lutilisation de poudre de tessons authentiques provenant de fouilles qui, intgre dansun liant permettent une fabrication de pice.

Lutilisation dune partie infrieure dobjet relle sur laquelle on refaonne un objet.

11 Mais dtaillons un peu les diffrentes techniques ainsi que les moyens principaux de lesdtecter.

Lirradiation artificielle dobjet moderne.

12 Il sagit de la plus ancienne technique utilise ; elle est en fait ne quasi en mme temps

que la mthode de datation ; les faussaires sont effectivement souvent en phase avec lestechniques utilises pour les confondre. Les premiers cas de faux irradis ont t dcouvert il ya environ trente ans et concernaient des objets provenant du bassin mditerranen. Toutefois,les analyses de style ntaient pas compatibles avec lge prsum. De plus, lge valu parthermoluminescence tait totalement en dehors des fourchettes acceptables pour lpoqueannonce ; les faussaires navaient pas encore trouv le bon dosage

13 Il y a plus ou moins 15 ans, le phnomne sest reproduit avec des objets provenant defouilles chinoises. Et dans ce cas, les faussaires semblaient mieux documents car les dosesdonnes taient plus en rapport avec lge suppos. Toutefois, dans un premier temps, lesutilisateurs de la TL ont trouv une parade pour sparer les irradiations artificielles desirradiations progressives : dans le cas des irradiations rcentes haute dose (quelques Gray

en seulement quelques secondes), on observe un pic de luminescence autour de 100C, picqui disparat spontanment dans les irradiations progressives et faible dose (comme dans lecas dune pice archologique irradie seulement quelques milli Gray par an). La prsencesur la courbe de luminescence de ce pic indiquait donc un faux irradi. Malheureusement,les fraudeurs ont aussi trouv une chappatoire en chauffant lobjet aux alentours de 100Caprs irradiation pour annihiler ce pic. On remarque que les faux irradis sont souvent raliss partir du mme type de terre. En effet, pour donner la dose correspondant lanciennetdsire, il faut connatre la sensibilit de la terre au phnomne de TL. Un type de terrea donc t soigneusement tudi. Pour ces objets, un test de thermoluminescence positifnest plus un indicateur suffisant pour authentifier un objet mais un test ngatif certifie quelobjet est de facture rcente. Pour confirmer ou infirmer le caractre archologique dun

chantillon, il faudra raliser une observation laide dun binoculaire et rechercher les tracesdenfouissement telle que des traces de concrtions minrales, organiques, vgtales

La reconstitution partir de divers tessons

14 Dans le cas ou on a des tessons qui proviennent du mme lieu de fouille et donc dgessemblables, la TL donnera forcment un date acceptable et en accord avec lge suppos.Pourtant, lobjet lui-mme est un faux. On pourra tout de mme mettre en vidence lareconstitution en utilisant un scanner, semblable aux scanners mdicaux, qui va rvler les coutures mais aussi les diffrences de densits et de structures inhrentes ce genre detechnique.


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Lutilisation de poudre de tesson

15 Il sagit de rutiliser non pas des tessons entiers mais des tessons broys afin de rcuprer la TL accumule par le matriau ancien. Afin de reconstituer un objet vendables, cette poudredoit tre agglomre avec un liant. Deux types de liants peuvent tre utiliss : un liant minralou organique. Chacune de ces techniques prsentes nanmoins des dfauts. Lutilisation duliant organique est dcelable lors de la prise de lchantillon pour le test de TL lui-mme. Lorsde lutilisation du foret, on remarque une plasticit inhabituelle (copeau plutt que poudre)

ainsi quune odeur de matire qui se consume. Mais, ce type de liant ne modifie pas le signalde TL. Le liant minral pour sa part nest pas dtectable la prise dchantillon mais, commeil sagit dun argile non cuit, il amne sa propre luminescence qui na jamais t remise zro(jamais de cuisson) ; cet chantillon montre alors une TL trs importante et augmente lgede lchantillon de manire considrable. Un tel manque de concordance entre lge valu etlge prsum rend le test non concluant.

Lutilisation dune base infrieure dun objet archologique

16 Sur cette base rellement archologique, on monte un objet de facture rcente. Dans ce cas,les contrefacteurs partent du principe que le prlvement de lchantillon de matriau pour letest de TL se fera dans un endroit peu visible comme la face cache de la base de lobjet. On

prlve de ce fait dans un morceau dobjet ancien et permet lauthentification de la pice touteentire. Dans ce dernier cas, une observation au binoculaire sera aussi une manire de mettreou non en vidence des traces denfouissement.

Conclusion17 La thermoluminescence est une technique permettant lvaluation danciennet de certains

types dobjets tels des poteries, des tuiles Malgr certaines techniques utilises par desfaussaires pour dtourner le test, il savre toutefois encore utile en complments dautresanalyses telles des analyse du style de lobjet ou la recherches de traces denfouissement parobservation au binoculaire. De plus, ces faux prsentant un signal de thermoluminescence seretrouve principalement dans les civilisations chinoises ou certaines civilisations africaines (le

Nok par exemple. Le test est donc toujours utilisable pour les autres civilisations.

Notes

1 McKeever S., Moscovitch M., Towsend P. Thermoluminescence dosimetry material: properties anduses, Nuclear technology Publishing, 1995

2 Aitken M.J. Thermuluminescence dating, Academic press ,1985 ; Fleming S.,Thermoluminescence in archaeology, Clarendon press Oxford, 1979

3 Le Gray (et le milligray) est une mesure de lnergie dpose par un rayonnement ionisant dans lamatire.

Pour citer cet article

Rfrence lectroniqueIsabelle Gerardy, La datation par thermoluminescence face la production dun nouveau type defaux , CeROArt[En ligne], 3 | 2009, mis en ligne le 21 avril 2009. URL : http://ceroart.revues.org/index1089.html

Isabelle Gerardy

Ingnieur Industriel en Energie Nuclaire ( ISIB, 1991) et titulaire dun DES en radioprotectionet application de rayonnements ionisants , orientation Contrle Physique en Radioprotection(UCL, 1997) Isabelle Gerardy poursuit un doctorat l'universit Polytechnique de Valence (Sujet:


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Dosimtrie en brachythrapie). Elle est actuellement Maitre Assistant la Haute Ecole P-H Spaak(Belgique), dpartement technique ISIB.

Droits d'auteur

Tous droits rservs

Rsum / Abstract

La thermoluminescence a t utilise depuis plus de 30 ans pour valuer lanciennet decertains chantillons archologiques. Depuis plusieurs annes, certains faussaires essayent detromper le test en utilisant diffrentes techniques telles que lirradiation artificielles de poteriesrcentes ou la rutilisation de tessons anciens pour fabriquer des faux prsentant un signalde TL. Toute fois, certaines techniques telles que la recherche de traces denfouissement parbinoculaire et lanalyse stylistique permettent de mettre les faux jour.Mots cls : archologie,faux,thermoluminescence

The thermoluminescence phenomenon has been use since more than 30 years to evaluate theage of certain archaeological samples. Since a couple of year, some try to pass over this testusing different techniques like the artificial irradiation of recent objects or the re-use of somepieces of ancient potteries to manufacture object showing a real TL signal. Fortunately, someother analysis techniques like binocular observation or an analyse of the object style are ableto distinguish true from false.Keywords : thermoluminescence,fake,archeology

gerardy, i. datation par termoluminescence 2009

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