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Journal articles
Thermal decomposition of lead white for radiocarbon dating of paintings
Lucile Beck
1, 2
Cyrielle Messager
1, 2
Stéphanie Coelho
1, 2
Ingrid Caffy
1, 2
Emmanuelle Delqué-Količ
1, 2
Marion Perron
1, 2
Solène Mussard
1, 2
Jean-Pascal Dumoulin
1, 2
Christophe Moreau
1, 2
Victor Gonzalez
3
Eddy Foy
4, 5
Frédéric Miserque
6
Céline Bonnot-Diconne
7
4
LAPA - UMR 3685 - Laboratoire Archéomatériaux et Prévision de l'Altération
NIMBE UMR 3685 - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M)
5
IRAMAT - LMC - IRAMAT - Laboratoire Métallurgies et Cultures
IRAMAT - Institut de Recherches sur les Archéomatériaux
6
LECA - Laboratoire d'Etude de la Corrosion Aqueuse
SCCME - Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement : DEN/DPC/SCCME/LECA
Lucile Beck 1, 2
Author
Cyrielle Messager 1, 2
Author IdHAL : cyrielle-messager
Stéphanie Coelho 1, 2
Author
Ingrid Caffy 1, 2
Author
Emmanuelle Delqué-Količ 1, 2
Author
Marion Perron 1, 2
Author
Solène Mussard 1, 2
Author
Jean-Pascal Dumoulin 1, 2
Author
Christophe Moreau 1, 2
Author IdHAL : christophe-moreau ResearcherId : http://www.researcherid.com/rid/D-3736-2009 ORCID : https://orcid.org/0000-0002-5463-9593
Victor Gonzalez 3
Author
Eddy Foy 4, 5
Author IdHAL : eddy-foy ORCID : https://orcid.org/0000-0002-1381-2767
Frédéric Miserque 6
Author
Céline Bonnot-Diconne 7
Author
1
LMC14 - UMS 2572 - Laboratoire de mesure du carbone 14 (Bâtiment 450 - Porte 4E CEA Saclay 91191 GIF SUR YVETTE CEDEX - France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DSM/LSCE (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- IRSN - Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (France)
- MCC - Ministère de la Culture et de la Communication (3, rue de Valois 75001 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMS2572 (France)
2
LSCE - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (Bât. 12,
avenue de la Terrasse,
F-91198 GIF-SUR-YVETTE CEDEX
- France)
- UVSQ - Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines : UMR8212 (55 avenue de Paris - 78035 Versailles cedex - France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DRF/LSCE (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers : UMR8212 (INSU-CNRS 3 rue Michel-Ange, 75794 Paris Cedex 16 - France)
- Université Paris-Saclay (Espace Technologique, Bat. Discovery - RD 128 - 2e ét., 91190 Saint-Aubin - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR8212 (France)
3
Delft University of Technology (Delft University of Technology, Stevinweg 1, 2600 GA Delft, The Netherlands - France)
- TU Delft - Delft University of Technology (Postbus 5 2600 AA Delft - Netherlands)
4
LAPA - UMR 3685 - Laboratoire Archéomatériaux et Prévision de l'Altération (LAPA, NIMBE, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, CEA Saclay 91190 Gif sur Yvette - France)
- NIMBE UMR 3685 - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, CEA Saclay 91190 Gif sur Yvette - France)
- IRAMIS - Institut Rayonnement Matière de Saclay : DRF/IRAMIS (91191 Gif-sur-Yvette, France - France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DRF/IRAMIS (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- Université Paris-Saclay (Espace Technologique, Bat. Discovery - RD 128 - 2e ét., 91190 Saint-Aubin - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR3685 (France)
- IRAMIS - Institut Rayonnement Matière de Saclay : DRF/IRAMIS (91191 Gif-sur-Yvette, France - France)
5
IRAMAT - LMC - IRAMAT - Laboratoire Métallurgies et Cultures (France)
- IRAMAT - Institut de Recherches sur les Archéomatériaux (Univ.de Techno.Belfort Montbél. Rue du Château 90010 BELFORT CEDEX - France)
- UTBM - Université de Technologie de Belfort-Montbeliard : UMR 5060 (France)
- UO - Université d'Orléans : UMR 5060 (Château de la Source - Avenue du Parc Floral - BP 6749 - 45067 Orléans cedex 2 - France)
- Université Bordeaux Montaigne : UMR 5060 (France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR 5060 (France)
6
LECA - Laboratoire d'Etude de la Corrosion Aqueuse (France)
- SCCME - Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement : DEN/DPC/SCCME/LECA (France)
- DPC - Département de Physico-Chimie : DEN/DPC/SCCME (France)
- CEA-DES (ex-DEN) - CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) : DEN-Sac-DPC (France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DES (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- Université Paris-Saclay (Espace Technologique, Bat. Discovery - RD 128 - 2e ét., 91190 Saint-Aubin - France)
- CEA-DES (ex-DEN) - CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) : DEN-Sac-DPC (France)
- DPC - Département de Physico-Chimie : DEN/DPC/SCCME (France)
7
2CRC - Centre de Conservation et de Restauration du Cuir (Activillage - Centr'ALP
235 rue de Corporat
38430 Moirans - France)
Abstract : Lead carbonates were used as cosmetic and pigment since Antiquity. The pigment, known as lead white, was generally composed of cerussite and hydrocerussite. Unlike most ancient pigments, lead white was obtained by a synthetic route involving metallic lead, vinegar and organic matter. Fermentation of organic matter produces heat and CO2 emission, leading to the formation of carbonates. As lead white is formed by trapping CO2, radiocarbon (14C) dating can thus be considered. We have developed a protocol to prepare lead white. We selected modern pigments for the experiment implementation and ancient cosmetic and paintings for dating. After characterization of the samples by XRD, thermal decomposition of cerussite at various temperatures was explored in order to select the appropriate conditions for painting samples. CO2 extraction yield, SEM and XPS were used to characterize the process. Thermal decomposition at 400°C was successfully applied to mixtures of lead white with other paint components (oil as binder, calcite as filler/extender) and to historical samples. We obtained radiocarbon measurements in agreement with the expected dates, demonstrating that thermal decomposition at 400°C is efficient for a selective decomposition of lead white and that paintings can be directly 14C-dated by dating lead white pigment.
Document type :
Journal articles
Domain :
Complete list of metadata
https://hal-cea.archives-ouvertes.fr/cea-02183134
Contributor : Serge Palacin <>
Submitted on : Monday, July 15, 2019 - 10:05:44 AM
Last modification on : Friday, March 5, 2021 - 3:04:16 PM
Contributor : Serge Palacin <>
Submitted on : Monday, July 15, 2019 - 10:05:44 AM
Last modification on : Friday, March 5, 2021 - 3:04:16 PM
Identifiers
- HAL Id : cea-02183134, version 1
- DOI : 10.1017/RDC.2019.64
Collections
CEA | IRSN | DSM-IRAMIS | CNRS | PUBNIMBE | IRAMIS-NIMBE | CEA-UPSAY | INC-CNRS | CEA-DRF | UNIV-BM | UNIV-BM-THESE | UNIV-ORLEANS | DEN | DEN-SACLAY | UNIV-BORDEAUX-MONTAIGNE | LSCE | INSU | LSCE-CEA | UVSQ | IRAMIS
Citation
Lucile Beck, Cyrielle Messager, Stéphanie Coelho, Ingrid Caffy, Emmanuelle Delqué-Količ, et al.. Thermal decomposition of lead white for radiocarbon dating of paintings. Radiocarbon, University of Arizona, 2019, 61, pp.1345-1356. ⟨10.1017/RDC.2019.64⟩. ⟨cea-02183134⟩
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