Sotto tale dizione sono riunite le determinazioni atte a verificare la presenza di microrganismi autotrofi ed eterotrofi responsabili di una qualche forma di alterazione dei materiali organici, ma anche delle tecniche microscopiche che permettono il riconoscimento dell'essenza lignea, degli insetti che attaccano il legno e il riconoscimento delle fibre vegetali e animali.
Le tecniche adottate a tale fine si avvalgono di strumentazioni microscopiche (stereomicroscopio, microscopio ottico, microscopio elettronico) e colturali (sviluppo di microrganismi in opportuni terreni selettivi per le diverse specie).
Tra le tecniche microscopiche quelle elettroniche sono particolarmente utili i quanto, oltre alla determinazione del materiale (tipo di legno o di fibra) permettono di verificare la presenza di microrganismi quali muffe, funghi, e i danni causati dalla loro crescita.
Si tratta di una tecnica finalizzata all'individuazione di eventuali ridipinture e/o sovrammissioni sui dipinti su tela e su tavola. Questa indagine fornisce ottimi risultati qualora gli strati di colore più superficiali sono di piccolo spessore e quindi facilmente penetrabili dalla radiazione infrarossa. Lo studio si basa, infatti, sulla ripresa del dipinto, opportunamente illuminato con una lampada all'infrarosso o con luce bianca, con una telecamera a raggi infrarossi che fornisce una risposta differenziale dei vari strati sovrapposti. La telecamere, sensibile al calore, registra un'immagine che è proporzionale all'assorbimento di radiazione da parte degli strati: se la stesura superficiale è troppo spessa la radiazione non riesce ad attraversarla e quindi non è possibile indagare la situazione sottostante. Di contro, se lo strato superficiale è abbastanza sottile, come generalmente si verifica, la ripresa riflettografica rileva gli strati sottostanti senza tener conto di quelli sovrammessi. In tal modo possono essere messi in luce eventuali pentimenti e ridipinture oppure l'originale pittura qualora il dipinto fosse appesantito da vernici superficiali particolarmente alterate ed annerite.
Con questa metodologia è possibile indagare su dipinti, porcellane, cotto, ceramiche, sculture, legno e molti altri manufatti artistici ed archeologici.
Le indagini su tele e tavole dipinte sono una delle applicazioni più diffuse nel campo artistico, e i raggi X hanno la possibilità di attraversare il film pittorico superficiale rivelando pitture sottostanti talora più importanti delle finiture superficiali stesse. Si evidenziamo molto bene i pentimenti dell'autore, interventi di restauro, firme e scritte nascoste, anomalie strutturali. Le indagini su oggetti in cotto e porcellana rivelano perni metallici o altre strutture più assorbenti applicate in precedenti restauri, linee di frattura, stuccature, ecc. Negli oggetti metallici, di spessore non troppo elevato, quando sono ricoperti da incrostazioni si possono evidenziare decorazioni, cricche e anomalie di diversa natura.
Identificazioni dei principali difetti del legno: nodi, cretti di varia natura, deformazioni da ritiro, deviazione della fibratura.
Determinazione dell'eventuale stato di danneggiamento del legno da parte di insetti e/o funghi e identificazione dei parassiti.
Identificazione della specie legnosa impiegata: si effettua un servizio di riconoscimento anatomico del legno avvalendosi di Microscopio Ottico da Biologia o del Microscopio Ottico Elettronico a Scansione corredato di analisi di immagine.
Misure igrometriche: consente di misurare, mediante igrometro portatile, il contenuto di umidità del legno sia nello strato superficiale sia in profondità (3-5 cm). Di tutti i materiali da costruzione il legno è quello per il quale la misura della percentuale di umidità è significativa poiché è comunemente accettato che il legno comincia a imputridire quando la stessa supera il 20% e quindi è sano sotto questo livello.
Dendrocronologia: sistema di datazione che si basa sullo studio dei cerchi di accrescimento annuali delle piante.
Misure mediante resistografo: lo strumento permette di individuare le variazioni di densità tra legno sano e legno decomposto ed effettuare una diagnosi sul posto di aree di decadimento interno del materiale ligneo in esame. La resistenza opposta alla perforazione dipende principalmente dalla densità del legno. Quest'ultima rappresenta uno dei valori caratteristici più importanti del materiale e permette di trarre conclusioni sulla qualità del legno in una particolare sezione ed in ultima analisi il grado di tenuta che il legno può avere in quella stessa sezione. Lo strumento misura la resistenza opposta dal legno alla penetrazione di una punta azionata da un sofisticato trapano. La punta che ha un diametro di 3mm, è dotata di un movimento combinato di rotazione e di avanzamento a velocità costante. Dato che il foro lasciato dallo strumento ha un diametro relativamente piccolo rispetto alle normali sezioni degli elementi strutturali, il danno prodotto può essere considerato trascurabile. Lo strumento restituisce dei grafici, denominati "profili”, nei quali sull'asse delle ordinate è riportata la resistenza e sull'asse delle ascisse la profondità di penetrazione (espressa in centimetri).
Indagini endoscopiche: tecnica che consente mediante l'utilizzo di un endoscopio a fibre ottiche (diametro 3 mm) o di una micro-telecamera a colori l'ispezione di parti di strutture lignee immurate, previa perforazione con trapano a punta sottile allo scopo di verificarne lo stato di conservazione.
Prove soniche con martello strumentato: la procedura di indagine si basa sulla trasmissione di impulsi a bassa o alta frequenza attraverso il materiale ligneo da indagare. Dopo avere predisposto i punti sulla struttura lignea vengono generati gli impulsi sonici mediante percussione. L'oscilloscopio digitale, analizzando e registrando le forme d'onda, costituisce il sistema di acquisizione dei dati. La prova, non distruttiva, consente di rilevare l'estensione in profondità di fessure, di vuoti e difetti.
Prove ultrasoniche: consente di determinare la velocità di propagazione delle onde elastiche e del decadimento dell'energia con conseguente stima dei parametri di rigidezza e di resistenza medi.
Tecnica completamente non distruttiva, utilizzata per la localizzazione dei difetti presenti nei materiali lapidei, per la valutazione della loro entità e profondità e per la verifica dell'efficacia dei trattamenti di consolidamento.
Tecnica non distruttiva che consente mediante l'utilizzo di un endoscopio o di una micro-telecamere l'ispezione delle parti più interne di manufatti di qualsivoglia materiale e foggia (ceramici, lapidei, metallici, lignei, etc.) allo scopo di verificarne lo stato di conservazione, la composizione, etc.
Tecnica totalmente non distruttiva, che consente di mettere in evidenza la presenza di differenze e particolarità strutturali, non visibili a occhio nudo su qualunque tipo di opera d'arte.
Campi di applicazione:
sulle strutture architettoniche (rilievo delle disomogeneità strutturali e subsuperficiali, mappatura dei fronti di umidità, individuazione di eventuali rifacimenti, etc);
su superfici dipinte e mosaici (rilievo dei distacchi, sollevamenti di intonaco e di strato dipinto, etc);
su manufatti metallici (rilievo delle disomogeneità strutturali, individuazione di vuoti e di zone di degrado, mappatura dei fronti di umidità, etc).