Teknik som ursprungligen utvecklades för CERNs Large Hadron Collider och sedan flögs i rymden av ESA används nu för att analysera historiska konstverk, hjälper till att upptäcka förfalskningar.

"Konstmarknaden är en djungel – vissa säger att omkring 50 % av konstverken och målningarna är antingen förfalskningar eller är felaktigt tillskrivna, " förklarar Josef Uher, teknisk chef för det tjeckiska företaget InsightART. "Detta får enorma konsekvenser för värdet av sådana konstverk."

Det unga företaget – baserat i ESA:s Business Incubation Centre Tjeckien i Prag – använder sig av en ny kraftfull strålningsavkänningsenhet som heter Timepix.

Chipets ursprung går tillbaka till djupt under den schweizisk-franska gränsen:CERN, Europeiska organisationen för kärnkraftsforskning, behövde en detektor med tillräcklig känslighet och dynamiskt omfång för att samla in ögonblicksbilder av vad som skulle komma från Large Hadron Collider när den blev operativ.

Därefter etablerades ett samarbete kallat Medipix för att överföra tekniken bortom högenergifysikområdet. Timepix fortsatte med att nå rymden ombord på den internationella rymdstationen och ESA:s jordobserverande Proba-V.

Timepix använder en kiselsensor på 256 x 256 pixlar. Nyckeln till dess effektivitet är att varje pixel – var och en cirka 55 mikrometer i kvadrat, ungefär halva tjockleken av ett genomsnittligt människohår – bearbetar strålning och skickar signaler oberoende av alla andra pixlar, fångar mycket höga detaljnivåer.

InsightART använder denna inneboende känslighet för att undersöka konstverk på ett sätt som tidigare endast var möjligt med hjälp av enorma synkrotronpartikelacceleratorer – som är både sällsynta och svåra att komma åt.

En vanlig röntgenbild av en målning kan visa underliggande detaljer gömda av det översta färglagret. InsightARTs Timepix-baserade avkänningsenhet kan "exponera" varje enskilt pigment separat. Varje pigment kan tilldelas en färg för att hjälpa till med visuell analys, och en filtreringsprocess kan endast visa penseldrag gjorda med ett specifikt pigment, som blyfärg.

En konstexpert kan sedan analysera resultaten för att bedöma om de underliggande bilderna och materialen stämmer överens med både den förmodade konstnärens stil och datumet som tillskrivs målningen.

Sätter en ny standard inom strålövervakning

I CERNs Large Hadron Collider och andra partikelacceleratorer, Timepix-sensorer levererar 3D-ögonblicksbilder av laddade partikelspår. I omloppsbana utför de liknande uppgifter.

Ett Timepix-chip har flugit ombord på den internationella rymdstationen sedan 2012 och Institutet för experimentell och tillämpad fysik vid det tjeckiska tekniska universitetet använde en Timepix-enhet för att bygga sitt SATRAM-instrument (Space Application of Timepix-based Radiation Monitor), som lanserades på Proba-V 2015.

SATRAM har varit ovärderlig för att undersöka området med hög strålning som kallas South Atlantic Anomaly – en svag punkt i jordens magnetfält. Som ett resultat kommer Timepix nu att utgöra kärnan i ESA:s nya Miniaturized Radiation Monitor, en ny generation av strålningsdetektorer avsedda att flyga på framtida telekommunikationssatelliter.

Under tiden, nere på marken, Timepix-enheter får också bredare användningsområden, inklusive oförstörande testning av högpresterande strukturer såsom flygplansvingar, samt konstverk.

"I framtiden vill vi kombinera vår röntgenbild med virtuell verklighet för att göra den enklare och mer naturlig att använda när man skannar objekt, ", tillägger Josef Uher. "Ytterst skulle detta till och med kunna användas för medicinska tillämpningar – det kommer att ta tid, men det har så mycket potential."