25.09.2018

Besondere Blitze

Restaurator Eugen Müsch bei einer Messung (Foto: LWL-Archäologie für Westfalen/S. Brentführer).

Die Röntgenfluoreszenanalyse in der Restaurierungswerkstatt der LWL-Archäologie

Seit 2013 führt die Restaurierungswerkstatt der LWL-Archäologie für Westfalen in Münster-Coerde Materialuntersuchungen mithilfe der Röntgenfluoreszenzanalyse, kurz RFA, durch. In den vergangenen fünf Jahren hat Eugen Müsch, Restaurator und Experte für Metallobjekte, über 1100 Funde erfolgreich analysiert – dies allein für den LWL. Zwei Wochen im Jahr steht das Gerät hier, die restliche Zeit ist es im Römisch-Germanischen Museum in Köln und im Rheinischen Landesmuseum in Bonn. Die Museen sind Miteigentümer des Geräts.

Doch was passiert eigentlich genau bei der RFA? Was macht das Gerät mit dem charmanten Namen Niton X 3t980? Wofür ist der graue Kasten? Welche Rolle spielt das Gerät, das aussieht wie eine Pistole aus einer Science-Fiction-Serie der 1970er Jahre? Und was ist der Nutzen für die Archäologie?

Ein frühlatènezeitliches Fibelfragment aus Bad Laaspe (Foto: LWL-Archäologie für Westfalen/E. Müsch).

Ein Blitz und viele Vergleiche

Eugen Müsch hebt den grauen Kasten und positioniert ein Probenschälchen mit Spezialfolie über einem Loch in der metallenen Fläche. In dem kleinen Plastikschälchen befindet sich eine Prise Metallsplitter aus einer Latène-Fibel. An zwei Stellen hat der Restaurator vorsichtig in das Objekt gebohrt, um Material aus dem Inneren der Fibel zu entnehmen. „Man kann auch die äußere Patina analysieren“, erklärt Müsch, „aber das verfälscht das Ergebnis, da die Abweichungen der sehr inhomogenen Patina vom Metallkern erheblich sein können.“ Im Einzelfall ist es natürlich immer abzuwägen, ob es vertretbar ist, ein oder mehrere winzige Löcher in das Objekt zu bohren. Im Fall der Fibel ist es vertretbar: Der einliefernde Archäologe, Manuel Zeiler, erhofft sich mehr Informationen über die Zusammensetzung des Materials, vielleicht auch etwas zur Herkunft oder Herstellung der eisenzeitlichen Gewandschließe, die bei Bad Laasphe durch den ehrenamtlichen Denkmalpfleger Stefan Evers entdeckt wurde.

(Foto: LWL-Archäologie für Westfalen/S. Brentführer)

Nun sieht man auf dem Computerbildschirm ein Bild der Probe. Müsch rückt das Schälchen exakt in den Messbereich und schließt die Strahlenschutzhaube – denn darum handelt es sich bei dem grauen Kasten. „Da wir hier mit Röntgenstrahlen arbeiten, ist das nicht ganz ungefährlich“, erklärt er. Um das RFA-Gerät bedienen zu dürfen, hat er extra einen Lehrgang zum Strahlenschutz absolviert. Seitdem ist er Strahlenschutzbeauftragter. Der Restaurator startet die Analyse – dann passiert gut zwei Minuten kaum etwas. Das pistolenähnliche Gerät klemmt unter der Metallplatte und blinkt rot. Gelegentlich piept es, wenn das Gerät eine neue Analysephase startet. Nach 140 Sekunden surrt das Gerät zweimal kurz, und die Daten liegen vor.

Die Messpistole kann auch mobil eingestzt werden (Foto: LWL-Archäologie für Westfalen/S. Brentführer).

Unter der Strahlenschutzhaube passiert in der Zwischenzeit etwa folgendes: Die Pistole (sie hat diese Form, damit sie auch an Gemälden und anderen großen Objekten eingesetzt werden kann) schießt Röntgenstrahlen auf die Probe. Die Strahlen schlagen Elektronen aus den Atomhüllen heraus. Da die Atomhüllen eines Elements unterschiedliche Energieniveaus aufweisen, ändern die Elektronen ihr Energieniveau, wenn sie von einer niedrigen auf eine höhere Schale springen. Dies setzt Energie in Form einer elektromagnetischen Welle frei. Dies ist als Fluoreszenzstrahlung, also als Lichtblitze, messbar. Während die Niton-Pistole Röntgenstrahlen schießt, misst sie gleichzeitig die durch den Elektronensprung freigesetzten elektromagnetischen Wellen (Licht). Die Anzahl und Wellenlängen der Lichtblitze unterscheiden sich von Element zu Element. So können Anhand des gemessenen Lichtblitzes Rückschlüsse auf das Material gezogen werden. Vereinfacht können wir sagen, Silber blitzt anders als Chrom, wenn es mit Röntgenstrahlung beschossen wird.

Das Beschießen mit Röntgenstrahlen fügt den Objekten keinen Schaden zu – Eugen Müsch bewahrt entnommene Proben als Vergleichsmaterial für zukünftige Untersuchungen in einem Probenarchiv auf.

Doch nun beginnt die eigentliche Arbeit: Der Restaurator sichtet die erhobenen Daten und wertet sie aus. Dass die beschossene Probe aus dem Innern der Fibel aus Blei-Zinn-Bronze besteht, sieht er sofort. Besonders interessant für wissenschaftliche Fragestellungen ist immer die genaue Zusammensetzung des Materials. Dies ermöglicht genauere Aussagen zur Herstellungstechnik und den Vergleich mit anderen Funden.

Die Eberfibel aus Bad Pyrmont erwies sich als eine moderne Replik (LWL-Archäologie für Westfalen/E. Müsch).

Wissenschaftlicher Nutzen der RFA

Der erste Vorteil für die Archäologie ist offensichtlich: Es ist nun nicht mehr nur von der Erfahrung und Einschätzung der Verantwortlichen abhängig, welche Materialien korrekt erkannt werden. Aber die Nutzungsmöglichkeiten gehen weiter: Wenn Materialien auffällig rein sind, verweist dies oft auf eine neuzeitliche Fertigung – wie bei dem eberförmigen Zierblech aus Minden. Obwohl ein Bodenfund, zeigte die Analyse, dass der Fund nicht wirklich alt ist.

„Das war ein Sondengängerfund“ erinnert sich Julia Hallenkamp-Lumpe, Referentin der Außenstelle Bielefeld. Arne Homann, ein Kollege, hatte das Objekt eingeliefert. Es war von einer ehrenamtlichen Sondengängerin aus Schleswig-Holstein gefunden worden. Der Archäologe hatte die großflächige Prospektion geleitet – natürlich mit Genehmigung der LWL-Archäologie. „Ich musste die Begeisterung der Ehrenamtlichen etwas bremsen“, erzählt Homann. „Zwar sah das Stück von vorne aus wie eine Fibel aus Pyrmont, aber die Rückseite machte mich stutzig.“ In Bad Pyrmont wurde bei Ausbaggerung des „Brodelbrunnens“ 1863 einer der größten Schatzfunde des 3. Jh. n. Chr. gefunden – darunter auch Fibeln in Tierform, zum Beispiel ein Eber.

Bei der RFA-Untersuchung erwies sich: Der Experte hatte recht. Der Mindener Eber bestand aus fast reinem Messing – im 3. Jh. konnte Messing noch nicht so rein produziert werden. „Das muss also im 19. oder 20. Jahrhundert gemacht worden sein – vielleicht als Museumsandenken, nach dem Vorbild aus Bad Pyrmont“ schließt Eugen Müsch – und erzählt noch mehr: von einer vermeintlich römischen Statuette aus Steinfurt, die aus einer Zinklegierung besteht, die es in römischer Zeit nicht gab. Oder von einer korrodierten „Prunklanze“, aus modernem Metall und afrikanischem Holz, die in einem Bach bei Höxter gefunden wurde. Alles also wohl keine alten Funde. Jedoch hat jedes dieser Objekte seine eigene spannende Geschichte – und ein Teil von dieser ließ sich mit Hilfe des RFA-Geräts erhellen.

Eisenzeitliches Regenbogenschüsselchen aus Iserlohn (Foto: LWL-Archäologie für Westfalen/E. Müsch).

Die RFA hilft auch bei kultur- und wirtschaftshistorischen Fragestellungen weiter: Rohstoffe sind nämlich nie wirklich rein. Und die Zusammensetzung ist unterschiedlich – je nach Abbau, Verarbeitungs- und Herstellungsgebiet, führt das zu Unterschieden, die sich in den Spurenelementen nachweisen lassen. Auch bei der groben zeitlichen Einordnung können Analysen helfen. So sind z. B. einige Legierungen zeittypisch.

Mittlerweile liegen zahlreiche Daten aus der Restaurierungswerkstatt der LWL-Archäologie und aus anderen Laboren vor. Dadurch lassen sich Funde mit ähnlichem Material finden. Wenn eine bestimmte Legierung immer wieder in der gleichen Zeit und Gegend, am besten noch in ähnlichen Objekten, erscheint, sind das gute Gründe, um anzunehmen, dass es sich hier um die Herstellung in einer Werkstatt oder in miteinander bekannten Werkstätten handelt – oder dass das Rohmaterial am gleichen Ort gefertigt wurde. So weist das Regenbogenschüsselchen aus Iserlohn eine Zusammensetzung auf, die dieser Münztyp besonders häufig im nordgallischen und niederrheinischen Bereich hat – ein interessanter Befund für Kontakte in der Eisenzeit.

 

Greta Civis

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