INSTITUT DE RECHERCHE SUR LES ARCHEOMATERIAUX (IRAMAT)

Philippe Dillmann, médaille d'argent du CNRS 2020. Il est chercheur en archéomatériaux et directeur de recherche à l’Institut de recherche sur les archéomatériaux. Responsable du Laboratoire archéomatériaux et prévision de l’altération au CEA, il est spécialiste de la chimie et de l’histoire des métaux archéologiques. "J’ai découvert lors de mes études d’ingénieur que la matière des métaux archéologiques pouvait être analysée à l’échelle microscopique pour y trouver des informations sur leur…

Observation de fibres de soie non teintes au microscope électronique à balayage pour identifier le tissu et analyser la structure du textile avant sa coloration. Ces fibres sont ensuite comparées avec des fibres colorées par une teinturière à partir de recettes traditionnelles, pour observer l’impact de la teinture sur la fibre. Ces données seront également comparées avec celles obtenus sur les quelques fibres prélevées sur une tapisserie du 18e siècle, conservée à la Cité internationale de la…

Observation de fibres de laine non teintes au microscope électronique à balayage pour identifier le tissu et analyser la structure du textile avant sa coloration. Ces fibres sont ensuite comparées avec des fibres colorées par une teinturière à partir de recettes traditionnelles, pour observer l’impact de la teinture sur la fibre. Ces données seront également comparées avec celles obtenus sur les quelques fibres prélevées sur une tapisserie du 18e siècle, conservée à la Cité internationale de la…

Micrographie d’une section polie de fer après attaque nital, obtenue par microscopie optique. Le polissage et l'attaque de l'échantillon permettent de révéler les zones aciérées lors de la microscopie. On distingue une zone aciérée (perlite à 0,8 % de carbone) présentant quelques inclusions non métalliques. Cette image a été réalisée dans le cadre des travaux du groupe de travail (GT) Métal du chantier scientifique Notre-Dame de Paris. Le chantier a pour but d’épauler la restauration de la…

Micrographie d’une section polie de fer après attaque nital, obtenue par microscopie optique. Le polissage et l'attaque de l'échantillon permettent de révéler les zones aciérées lors de la microscopie. Cette zone ferritique (ferrite à moins de 0,02 % de carbone) présente de nombreuses grosses inclusions non métalliques. La composition en éléments majeurs et traces de ces inclusions donne des informations sur les procédés techniques utilisés pour produire le fer ainsi que sur sa provenance…

Micrographie d’une section polie d'un élément en fer, obtenue par microscopie optique. On distingue une ligne de soudure. L'observation microscopique permet aux scientifiques d'étudier la structure du métal et de mieux comprendre les techniques de fabrication anciennes.

Micrographie d’une section polie d'un élément en fer. La section a préalablement été polie puis attaquée au réactif nital afin de révéler les zones aciérées. On distingue ainsi une carburation superficielle (enrichissement du métal en carbone) probablement liée à un contact prolongé avec le charbon du foyer de forge à haute température. L'observation microscopique permet aux scientifiques d'étudier la structure du métal et de mieux comprendre les techniques de fabrication anciennes.

Chargement des cristaux de quartz dans la machine de thermoluminescence utilisée pour la datation des briques de la chapelle Notre-Dame-sous-Terre au Mont-Saint-Michel. La thermoluminescence est l'émission de lumière provoquée par le chauffage d'un minéral préalablement irradié par des rayonnements ionisants d'origine naturelle ou artificielle. Une source d'irradiation incorporée à l'appareil permet de simuler artificiellement, en quelques minutes, des millénaires d'irradiation naturelle. Il…

Une préparation d'un échantillon de brique a été introduite dans la chambre d'un microscope électronique à balayage (MEB). Cet instrument, devenu incontournable pour de très nombreuses applications, permet de caractériser finement l'échantillon à dater : composition des phases minérales et de leur environnement local, nature et répartition des minéraux, présences d'altérations, de minéraux concentrant la radioactivité, etc. Le couplage à un spectromètre de rayons X permet d'obtenir des analyses…

Pesée de spécimens de terre cuite sur une balance de précision, pour corriger l'intensité de l'aimantation mesurée, en tenant compte des éventuelles pertes de matière lors de leur chauffe dans les fours. L'aimantation des terres cuites est un outil de datation du matériel archéologique.

Mise en place d'un spécimen sur le porte-échantillon d'un magnétomètre cryogénique 2G. Le bras sera ensuite automatiquement introduit au niveau des sondes de mesure. Le but de cette manipulation : vérifier que l'aimantation portée par la brique est une image fidèle du champ magnétique terrestre qui l'a créée. Lors de leur refroidissement les terres cuites fossilisent le champ magnétique terrestre. L'aimantation des terres cuites est un outil de datation du matériel archéologique.

La microspectrométrie Raman, dans le cas d'archéomatériaux inorganiques comme ici des cristaux de quartz, permet l'identification des phases minérales composant l'échantillon étudié. Elle est généralement utilisée en complément d'autres techniques spectrométriques, d'imagerie ou de cartographie (microscopies optique et électronique).

Salle de stockage des échantillons et spécimens archéomagnétiques. Archivage de spécimens de terre cuite étudiés pour datation.

Mesures de l'aimantation d'un spécimen d'argile cuite avec le magnétomètre cryogénique 2G. Le but de cette manipulation : vérifier que l'aimantation portée par la brique est une image fidèle du champ magnétique terrestre qui l'a créée. Lors de leur refroidissement les terres cuites fossilisent le champ magnétique terrestre. L'aimantation des terres cuites est un outil de datation du matériel archéologique.

Spécimen de brique provenant de la chapelle Notre-Dame-sous-Terre au Mont-Saint-Michel dans la Manche (France), en cours de mesure au magnétomètre "spinner". Le spécimen tourne au milieu de bobinages électriques permettant d'enregistrer le signal magnétique.

Spécimens de terres cuite en cours de désaimantation thermique dans le tube en quartz d'un four.

Discussion sur l'algorithme du logiciel RenDate développé au laboratoire et utilisé pour la modélisation chronologique.

Trois spécimens tronçonnés dans une carotte extraite d'une brique, avec des traits de repérage permettant l'orientement de l'aimantation mesurée par rapport aux axes de symétrie de la brique.

Spectrométrie gamma. Equipement destiné à mesurer la radioactivité naturelle des échantillons de brique soumis à la datation par luminescence. Le blindage protège détecteur et échantillon de la radioactivité naturelle extérieure (sol, matériaux de construction, opérateurs). De la mesure de spectrométrie gamma, est déduite la quantité d'irradiation reçue annuellement par les cristaux utilisés en thermoluminescence.

Spécimen de brique provenant de la chapelle Notre-Dame-sous-Terre au Mont-Saint-Michel dans la Manche (France), en cours de mesure au magnétomètre "spinner". Le spécimen tourne au milieu de bobinages électriques permettant d'enregistrer le signal magnétique. L'aimantation des terres cuites est un outil de datation du matériel archéologique.

Plateau de spécimens (cylindres de 25 mm de diamètre pour 22 mm de longueur) prélevés dans des briques provenant de monuments, pour l'étude archéomagnétique. Il faut un grand nombre de briques pour déterminer la direction et l'intensité du champ magnétique terrestre ayant régné au moment de leur cuisson.

Illustration de la position d'une carotte prélevée dans une brique par carottage avec un foret diamanté sous circulation d'eau.

Détail de la pesée de spécimens de terre cuite sur une balance de précision, pour corriger l'intensité de l'aimantation mesurée, en tenant compte des éventuelles pertes de matière lors de leur chauffe dans les fours. L'aimantation des terres cuites est un outil de datation du matériel archéologique.

La microspectrométrie Raman, dans le cas d'archéomatériaux inorganiques comme ici des cristaux de quartz, permet l'identification des phases minérales composant l'échantillon étudié. Elle est généralement utilisée en complément d'autres techniques spectromértiques, d'imagerie ou de cartographie (microscopies optique et électronique).

Vue d'un four avec un tube en quartz recevant les spécimens de terre cuite pour désaimantation thermique ou ré-aimantation sous champ magnétique contrôlé.

Spécimens de terre cuite en cours de désaimantation thermique dans le tube en quartz d'un four (vue artistique).

Chargement des cristaux de quartz dans la machine de thermoluminescence utilisée pour la datation des briques de la chapelle Notre-Dame-sous-Terre au Mont-Saint-Michel. Les cristaux extraits des briques sont répartis dans des coupelles de poids identique. La thermoluminescence est l'émission de lumière provoquée par le chauffage d'un minéral préalablement irradié par des rayonnements ionisants d'origine naturelle ou artificielle. Une source d'irradiation incorporée à l'appareil permet de…

La microspectrométrie Raman, appliquée aux archéomatériaux inorganiques comme ici des cristaux de quartz, permet l'identification des phases minérales composant l'échantillon étudié. Elle est généralement utilisée en complément d'autres techniques spectrométriques, d'imagerie ou de cartographie (microscopies optique et électronique).

Report et tracé du repère d'orientement d'une carotte prélevée dans une brique, opération effectuée avant le tronçonnage en spécimens de 22 mm de longueur.

Spectrométrie gamma à bas bruit de fond. Equipement destiné à mesurer la radioactivité naturelle des échantillons de brique soumis à la datation par luminescence. A l'arrière-plan, le blindage en briques de plomb protège détecteur et échantillon de la radioactivité naturelle extérieure (sol, matériaux de construction, opérateurs). De la mesure de spectrométrie gamma, est déduite la quantité d'irradiation reçue annuellement par les cristaux utilisés en thermoluminescence. En complément, des…

Cristaux de quartz chargés dans la machine de thermoluminescence, utilisée pour la datation des briques de la chapelle Notre-Dame-sous-Terre du Mont-Saint-Michel. La thermoluminescence est l'émission de lumière provoquée par le chauffage d'un minéral préalablement irradié par des rayonnements ionisants d'origine naturelle ou artificielle. L'appareillage mesure la luminescence de cristaux de quartz extraits des briques en cours de datation. Une source d'irradiation incorporée à l'appareil permet…

Introduction d'une préparation d'un échantillon de brique dans la chambre d'un microscope électronique à balayage (MEB). Cet instrument, devenu incontournable pour de très nombreuses applications, permet de caractériser finement l'échantillon à dater : composition des phases minérales et de leur environnement local, nature et répartition des minéraux, présences d'altérations, de minéraux concentrant la radioactivité, etc. Le couplage à un spectromètre de rayons X permet d'obtenir des analyses…

Susceptibilimètre : appareil permettant la mesure de la susceptibilité magnétique (faculté d'un matériau à s'aimanter sous l'action d'un champ magnétique) de spécimens à différentes températures. Ces expériences servent à caractériser la minéralogie magnétique des roches et des terres cuites. L'aimantation des terres cuites est un outil de datation du matériel archéologique.

Mise en place d'un bateau de spécimens dans un four à désaimantation. Le but de cette manipulation : vérifier que l'aimantation portée par la brique est une image fidèle du champ magnétique terrestre qui l'a créée. C'est seulement après cette étape que la datation est possible. Lors de leur mise en place ou de leur refroidissement, les roches et les terres cuites fossilisent le champ magnétique terrestre. En étudiant l'aimantation des roches, on peut par exemple reconstituer la position des…

Découpe à la scie diamantée d'un échantillon de terre cuite architecturale, pour les étapes de caractérisation et la datation par thermoluminescence.

Spectrométrie gamma à bas bruit de fond, structure interne du blindage de protection (chambre en cuivre électrolytique). On distingue un échantillon de brique (boîte cylindrique contenant la poudre d'un échantillon de brique) posé sur le capot d'un détecteur germanium de haute pureté. Cet équipement est destiné à mesurer la radioactivité naturelle des échantillons soumis à la datation par luminescence. Le blindage protège détecteur et échantillon de la radioactivité naturelle extérieure (sol,…