ΣΚΕΔΑΣΗ ΡΑΜΑΝ

ΣΚΕΔΑΣΗ ΡΑΜΑΝ

ΣΚΕΔΑΣΗ ΡΑΜΑΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Το φαινόμενο σκέδασης Raman είχε αρχικά προβλεφθεί θεωρητικά από τον A.G.Smekal (1923) και από τους Kramers και Heisenberg (1925).
 Την ονομασία του όμως την οφείλει στον Ινδό φυσικό Sir C.V.Raman (1888-1970),ο οποίος στα πλαίσια συστηματικών ερευνών του σχετικά με τη μοριακή σκέδαση φωτός, το απέδειξε πειραματικά(1928).Για αυτή τη μελέτη τιμήθηκε με το βραβείο Nobel Φυσικής (1930). 

Ο Σερ Τσαντρασεκάρα Βενκάτα Ράμαν (Sir Chandrasekhara Venkata Raman),(Tamil: சந்திரசேகர வெங்கடராமன்) (7 Νοεμβρίου1888–21 Νοεμβρίου 1970) ήταν Ινδός φυσικός,στον οποίο το 1930 απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ φυσικής για τις εργασίες του σχετικά με τη σκέδαση του φωτός,και ειδικότερα της μερικής μεταβολής του μήκους κύματος μονοχρωματικού φωτός όταν διέρχεται από διαφανές μέσο,καλούμενο φαινόμενο Ράμαν επί τη βάση του οποίου εφαρμόζεται σήμερα και η ομώνυμη τεχνική, φασματοσκοπία Ράμαν

 Κατά το φαινόμενο αυτό,παρατηρείται μερική μεταβολή συχνότητας και φάσης της διερχόμενης ακτινοβολίας (ανελαστική σκέδαση).Η φασματοσκοπία Raman ασχολείται με το φαινόμενο της μεταβολής της συχνότητας,όταν το φως σκεδάζεται από μόρια.Το μέγεθος της μεταβολής αυτής αναφέρεται ως συχνότητα Raman και το σύνολο των χαρακτηριστικών συχνοτήτων ενός σκεδάζοντος είδους αποτελούν το φάσμα Raman του είδους αυτού.
 Το φαινόμενο οφείλεται στο ότι ορισμένα από τα μόρια του υλικού απορροφούν ή προσφέρουν ενέργεια στα προσπίπτοντα φωτόνια,με αποτέλεσμα μετά από τη σκέδασή τους να εμφανίζονται αντίστοιχα με μικρότερη ή μεγαλύτερη συχνότητα.

ΣΚΕΔΑΣΗ ΡΑΜΑΝ

 Η σκέδαση αυτή είναι εντελώς διαφορετική από τη συνήθη ελαστική σκέδαση (Ρέιλει & Mι),περί τις χίλιες φορές ασθενέστερη και συνήθως παρατηρείται σε διευθύνσεις κάθετες προς την προσπίπτουσα δέσμη φωτός.
 Ας Θεωρηθεί μια καθαρή ουσία (στερεή,υγρή ή αέρια),η οποία ακτινοβολείται με μονοχρωματική ακτινοβολία στην περιοχή του ορατού,της οποίας η συχνότητα ν έχει επιλεγεί κατά τέτοιο τρόπο,ώστε να μη συμπίπτει με κάποιο μέγιστο απορρόφησης του δείγματος.Όλο σχεδόν το φως θα περάσει μέσα από το δείγμα ανεπηρέαστο,ένα πολύ μικρό μέρος όμως θα σκεδαστεί από τα μόρια του δείγματος στο χώρο προς διευθύνσεις διαφορετικές από αυτήν της προσπίπτουσας δέσμης.Το προσπίπτον φως συνίσταται από φωτόνια ενέργειας hν0. 

Κατά το φαινόμενο αυτό,παρατηρείται μερική μεταβολή συχνότητας και φάσης της διερχόμενης ακτινοβολίας (ανελαστική σκέδαση)

 Σε αντίθεση με την σκέδαση Rayleigh όπου ένα φωτόνιο σκεδάζεται ελαστικά πάνω σε ένα άτομο ή μόριο και δεν μεταβάλλει το κυματάριθμο του και τη συχνότητά του,υπάρχει και η δυνατότητα της μη ελαστικής σκέδασης ενός φωτονίου πάνω σε κβαντικές καταστάσεις όπως λ.χ. οι διεγέρσεις του κρυσταλλικού πλέγματος ενός στερεού,όπου τα φωτόνια μπορούν να σκεδαστούν με τα φωτόνια του στερεού και τα σκεδαζόμενα φωτόνια να έχουν διαφορετική συχνότητα από τα προσπίπτοντα φωτόνια.Κατά την πρόσκρουση του φωτός στα μόρια ενός μέσου,τα φωτόνια κατά το πλείστον σκεδάζονται ελαστικά,δηλ. χωρίς απώλειες ενέργειας,εγείροντας το φαινόμενο της σκέδασης Rayleigh (κλασσική σκέδαση φωτός).Η ένταση της σκέδασης Rayleigh είναι ανάλογη της τέταρτης δύναμης της συχνότητας ν0.Έτσι,αν χρησιμοποιηθεί ηλιακό φως,το κυανό πέρας του λαμβανόμενου φάσματος σκεδάζεται πολύ πιο έντονα από το ερυθρό.Στο φαινόμενο σκέδασης Rayleigh έχει αποδοθεί το γαλανό χρώμα του καθαρού ουράνιου θόλου,καθώς προκύπτει ως αποτέλεσμα της σκέδασης του ηλιακού φωτός από τα μόρια της ατμόσφαιρας.

  

Διάγραμμα σκέδασης ανάμεσα σε δύο ηλεκτρόνια από την εκπομπή ενός φωτονίου 

 Το φάσμα του σκεδαζόμενου φωτός περιέχει εκτός από τη Rayleigh και άλλες γραμμές σε μετατοπισμένες ως προς την αρχική συχνότητα (φάσμα Raman).Αυτές οφείλονται σε ανελαστική σκέδαση των φωτονίων από τα μόρια του μέσου.Όταν το μόριο υφίσταται κβαντισμένη μετάβαση σε κάποιο υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο,το φωτόνιο χάνει ενέργεια και σκεδάζεται με χαμηλότερη συχνότητα (Δν αρνητικό).Αν το μόριο βρίσκεται ήδη σε κάποια ενεργειακή κατάσταση υψηλότερη της θεμελιώδους,η συνάντηση με ένα φωτόνιο μπορεί να προκαλέσει την αποδιέγερσή του,οπότε το φωτόνιο σκεδάζεται με υψηλότερη συχνότητα (Δν θετικό).Η μορφή του φάσματος στην πλευρά όπου η συχνότητα είναι χαμηλότερη από αυτή του διεγείροντος φωτός (Δν αρνητικό-γραμμές Stokes) αποτελεί το αντικατοπτρικό είδωλο της μορφής του φάσματος που κείται στην άλλη πλευρά της γραμμής Rayleigh (Δν θετικό-γραμμές anti-Stokes),με τη διαφορά ότι οι εντάσεις των λαμβανομένων κορυφών για αρνητικό Δν είναι μεγαλύτερες από ότι για θετικό.Οι μετατοπίσεις Raman είναι ισοδύναμες των ενεργειακών μεταβολών που συνοδεύουν τις μεταπτώσεις του σκεδάζοντος είδους,ανεξάρτητες της συχνότητας της διεγείρουσας ακτινοβολίας και χαρακτηριστικές του είδους που σκεδάζει.Κάθε χημικό είδος λοιπόν,δίνει το δικό του χαρακτηριστικό δονητικό φάσμα Raman,το οποίο μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί για τον ποιοτικό του προσδιορισμό.
 Γενικά,το φάσμα ενός είδους επηρεάζεται ελάχιστα από την ανάμιξη του με άλλα είδη.Είναι σημαντικό να αναφερθεί,ότι μιας και το φάσμα αποτελείται συνήθως από καλά σχηματισμένες οξείες γραμμές (κορυφές),παραμένει ευδιάκριτο και αναγνωρίσιμο για σκοπούς ποιοτικής ανάλυσης.Σε αντίθεση με τη φασματοσκοπία IR,η μέθοδος Raman είναι πολύ εύκολα εφαρμόσιμη και σε υγρά μέσα.Σε συστήματα όπου συμβαίνουν χημικές αλληλεπιδράσεις, η παρουσία νέων χημικών ειδών μπορεί να ανιχνευθεί με την εμφάνιση νέων κορυφών στο φάσμα.Η μέθοδος δε διαταράσσει καταστάσεις χημικής ισορροπίας, δίνοντας έτσι πληροφορίες για χημικώς κινητικά είδη τα οποία δε Θα μπορούσαν με κανένα τρόπο να γίνουν αντιληπτά με τις συνήθεις αναλυτικές μεθόδους.Έτσι,είναι προφανώς το πιο ισχυρό διαθέσιμο μέσο μελέτης ιοντικών ειδών και της ισορροπίας τους σε υδατικά διαλύματα ή τήγματα.Καθώς η ένταση μιας χαρακτηριστικής κορυφής Raman προσεγγιστικά αναλογεί στην κατ’ όγκον συγκέντρωση του μελετούμενου είδους,μετρήσεις σχετικών εντάσεων Raman παρέχουν τη βάση και για ποσοτική ανάλυση.

ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΣΚΕΔΑΣΗΣ ΡΑΜΑΝ

 Η φασματοσκοπία Raman είναι κυρίως φασματοσκοπία εκπομπής και το φασματόμετρο που χρησιμοποιείται είναι σχεδόν παρόμοιο με αυτό της ορατής περιοχής του φωτός.Η βασική διαφορά βρίσκεται στην πηγή της ακτινοβολίας.Το διάγραμμα ενός τυπικού φασματομέτρου Raman και η εικόνα ενός μοντέρνου μηχανήματος στο παρακάτω σχήμα.

 Σε παλαιότερες εποχές χρησιμοποιούταν λάμπες υδραργύρου,αλλ' σήμερα οι φθηνές πηγές ακτίνων λέιζερ προκάλεσαν ριζικές αλλαγές στη μέθοδο Raman.Η λάμπα υδραργύρου χρησιμοποιείται μόνο για αέρια δείγματα ουσιών.Το δείγμα της ουσίας διαλύεται σε κατάλληλο διαλύτη και τοποθετείται σε λεπτούς δειγματοληπτικούς σωλήνες που είναι σφραγισμένοι στο ένα άκρο.Η ακτινοβολία των ακτίνων λέιζερ προσπίπτει κατά μήκος του σωλήνα.
 Στερεές ουσίες υπό μορφή σκόνης ή σε διαφανή πλακίδια είναι επίσης κατάλληλες για μελέτη με ακτίνες λέιζερ.Επίσης υπάρχουν και άλλα πλεονεκτήματα των ακτίνων λέιζερ,όπως ότι λειτουργούν σε χαμηλότερες συχνότητες και δεν προκαλούν φθορισμό του δείγματος.Με τον τρόπο αυτό η διάχυση Rayleigh περιορίζεται σημαντικά και μπορεί κανείς να μελετήσει το φάσμα Raman μέχρι και την περιοχή των 20 cm^-1 (περιοχή που είναι δύσκολο να μελετηθεί με τη φασματοσκοπία IR).

Αρχή Λειτουργίας

 Η ακτινοβολία που διαχέεται από το δείγμα κατευθύνεται με καθρέπτες σε ένα φασματόμετρο που λειτουργεί στην περιοχή τον ορατού.O μονοχρωμάτορας αποτελείται από ένα πρίσμα χαλαζία ή φράγμα περίθλασης,όπως στο φασματόμετρο ΙR.Η ακτινοβολία,στην περίπτωση των λέιζερ ανιχνεύεται με ένα φωτοηλεκτρικό ανιχνευτή,του οποίου τα σήματα μετά από ενισχυση καταγραφονται σε οθόνη Η/Υ όπου μπορούν να επεξεργασθούν,να ερμηνευθούν με σύγκριση (τράπεζα φασμάτων) και μετά να εκτυπωθούν.
 Με το φάσμα Raman λαμβάνονται σχεδόν οι ίδιες πληροφορίες για τη δομή των χημικών μορίων όπως και στις φασματοσκοπικές μεθόδους ΙR και μικροκυμάτων,με μόνο μειονέκτημα τη φτωχή διακριτική ικανότητα των φασματικών γραμμών.
 Τα φασματόμετρα Raman έχουν πολλές πρακτικές εφαρμογές σε τεχνολογικα εργαστήρια (πολυμερή,αρχαιολογία κ.λπ).Mε τα νεότερα φασματόφωτομετρα Raman η τεχνική βελτιώθηκε σημαντικά και η διακριτική ικανότητα είναι υψηλής στάθμης.

Φασματόμετρο Raman

 Από τα φάσματα ΙR και Raman παρατηρείται ότι απουσιάζουν ισχυρές απορροφήσεις φασματικών γραμμών στην περιοχή 1300 μέχρι 2000 cm^-1,καθώς και άνω των 2300 cm^-1.Αυτό είναι μια ένδειξη ότι δεν υπάρχουν ομάδες CΗ,NΗ,C—Ο,—C—C—,κ.λπ.Με μόνη εξαίρεση την ταινία 1180 cm^-1,το φάσμα Raman δεν παρουσιάζει κοινές φασματικές γραμμές με το φάσμα ΙR.Το γεγονός αυτό σημαίνει ότι το μόριο που μελετάται είναι απλό και συμμετρικό.
 Υπάρχει όμως η ισχυρή απορρόφηση ΙR στα 2200 cm^-1 και η ισχυρή Raman στα 2240 cm^-1,ένδειξη για την ύπαρξη τριπλού δεσμού.Αφού όμως υπάρχουν δύο ταινίες απορρόφησης,σημαίνει ότι έχουν τουλάχιστον δύο συζυγιακούc τριπλούς δεσμούς.Η ισχυρή απορρόφηση στα 1200 cm^-1 (IR) είναι ένδειξη για φθορο–υδρογονάνθρακα.Aιθέρες και εστέρες εμφανίζουν απορροφήσεις στην περιοχή αυτή,αλλά εάν δεν υπάρχει ισχυρή απορρόφηση Raman στα 940 cm^-1 (μαζί με την απουσία της απορρόφησης για CΗ) καθιστά την υπόθεση αδύνατη.Η σύνθετη μορφή της ταινίας ΙR στα 1200 cm^-1 υποδεικνύει ότι το φθόριο είναι της μορφής CF2 ή CF3. 

 H παρουσία αζώτου πιστοποιείται με στοιχειακή ποιοτική ανάλυση, σε περίπτωση απουσία αζώτου η δεύτερη δομή είναι η ζητούμενη.Οι τεχνικές φασματοσκοπίας Raman έχουν σημαντικές εφαρμογές σε πολλούς κλάδους της επιστήμης.Βιοχημικές μεταβολές μπορούν να μελετηθούν με την μικροσκοπική εικονοποίηση φασμάτων.Με τη φασματοσκοπία Raman εξετάζονται οι αλληλεπιδράσεις των δονήσεων δεσμών με το φως (λέιζερ) και παρέχονται χρήσιμες πληροφορίες για το ενδο-περιβάλλον σύνθετων συστημάτων.Οι πληροφορίες αυτές εικονοποιούνται και καθίσταται πιο εύκολη η μελέτη τους.

ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΤΗΣ ΣΚΕΔΑΣΗΣ ΡΑΜΑΝ

 Τα κυριότερα από τα προβλήματα που μπορεί να προκύψουν κατά τη συλλογή φασμάτων Raman καταλυτικών υλικών συνοψίζονται στα επόμενα: 

i) Η επαγόμενη από το laser θέρμανση στο δείγμα μπορεί να προκαλέσει αφύγρανση του δείγματος,μετασχηματισμούς φάσεων,μερική αναγωγή ή ακόμα και ολική διάσπαση,και έτσι να οδηγήσει σε τεχνητές αλλαγές στο δείγμα.Προκειμένου να αποφευχθούν τέτοια φαινόμενα,επιλέγεται συνήθως χαμηλής ισχύος ακτινοβολία στο δείγμα ή κατάλληλος φακός εστίασης της διεγείρουσας δέσμης με σκοπό να γίνει διασπορά της δέσμης και να μειωθεί η πυκνότητα ισχύος στο δείγμα κατά τη συλλογή φάσματος Raman. 

ii) Το φαινόμενο του φθορισμού,που μπορεί να οφείλεται σε οργανικές προσμίξεις,βασικές ομάδες ΟΗ,υπερπολωσιμότητα πρωτονίων ή σε ανηγμένες καταστάσεις οξειδίων μετάλλων μετάπτωσης,όταν διεγείρονται με συντονισμό,μπορεί να προκαλέσει ολική ή μερική επικάλυψη του φάσματος Raman.Προβλήματα που σχετίζονται με τα φαινόμενα φθορισμού μπορούν συχνά να επιλυθούν απλώς με πύρωση των οργανικών συστατικών ή με απουδροξυλίωση της επιφάνειας,αν το δείγμα μπορεί να αντέξει τέτοιου είδους επεξεργασίες.Η αλλαγή στη συχνότητα της διεγείρουσας ακτινοβολίας μπορεί επίσης να δώσει λύση στα προβλήματα φθορισμού. 

iii) Η σκεδαστική ικανότητα των περισσότερων επιφανειακών ειδών οξειδίων μετάλλων είναι σχετικά χαμηλή,σε σχέση με κρυσταλλικές δομές των αντίστοιχων οξειδίων μετάλλων,και αυτό καθιστά αναγκαία την κατάλληλη επιλογή μιας σειράς από πειραματικές παραμέτρους ώστε να ληφθούν καλής ποιότητας φάσματα Raman. 

iv) Η ποσοτική επεξεργασία φασμάτων Raman είναι ένα από τα δυσκολότερα πεδία με τα οποία η μέθοδος έρχεται πολλές φορές αντιμέτωπη.
 Οι απόλυτες ή ακόμα και οι σχετικές εντάσεις κορυφών παραμένουν σε πολλές περιπτώσεις άγνωστες ή δε μπορούν να υπολογιστούν με ακρίβεια,ενώ ακόμα και η σκεδαστική ικανότητα από καθαρά σύμπλοκα μπορεί να αλλάζει σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία,την πίεση ή τις αέριες συνθήκες.
 Επιπλέον,η σκέδαση από επιφανειακά είδη δε μπορεί εύκολα να συγκριθεί με δεδομένα αναφοράς καθαρών συμπλόκων,ακόμα και αν οι δομέςτους παραμένουν ίδιες σε σχέση με τα δείγματα αναφοράς,εξ’αιτίας πιθανών,άγνωστων επιδράσεων από το φορέα. Πολλές φορές, οι εντάσεις των κορυφών Raman οξειδίων μετάλλων μετάπτωσης αλλάζουν κατά την in situ επεξεργασία του δείγματος.Για παράδειγμα,η αναγωγή οδηγεί γενικά σε αλλαγή χρώματος του δείγματος,με μεγαλύτερο συντελεστή απορρόφησης.Έτσι,η ένταση της προσπίπτουσας και σκεδαζόμενης ακτινοβολίας μπορεί να μειωθεί σημαντικά λόγω απορρόφησης από το δείγμα.Τέλος,οι εντάσεις Raman επιφανειακών ειδών πάνω σε ένα υπόστρωμα δεν εμφανίζουν πάντοτε μια γραμμική εξάρτηση από τη συγκέντρωση.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ ΤΗΣ ΣΚΕΔΑΣΗΣ ΡΑΜΑΝ

 Η διάταξη αποτελείται από τα εξής βασικά στοιχεία: 

i) Λέιζερ το οποίο ως επί το πλείστον είναι συνεχούς λειτουργίας. 

ii) Οπτικά στοιχεία για την καθοδήγηση (κάτοπτρα) και εστίαση της δέσμης (φακούς εστίασης). 

Πειραματική διάταξη φασματοσκοπίας Raman

 Συνήθως για την εστίαση στο προς ανάλυση δείγμα χρησιμοποιείται αντικειμενικός φακός μέσω του οποίου πραγματοποιείται και η συλλογή της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας.Επίσης είναι απαραίτητη η χρήση κατάλληλου φίλτρου (edge filter) πριν την είσοδο της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας Raman στο φασματογράφο. το οποίο υποβάλλει την ακτινοβολία σκέδασης Rayleigh στο μήκος κύματος του λέιζερ και επιτρέπει τη διέλευση και ανίχνευση μόνο της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας Raman(Stokes),η οποία αντιστοιχεί σε μήκος κύματος λ>λLASER.παρακάτω σχήμα.Αυτό το φίλτρο είναι απαραίτητο γιατί οι κορυφές Raman είναι δυνατόν να εμφανίζονται κοντά στη γραμμή του λέιζερ και να μην είναι δυνατόν να γίνουν διακριτές αν η γραμμή τις επικαλύπτει λόγω της έντασης της, δεδομένου ότι η σκέδαση Rayleigh είναι πολύ εντονότερη της σκέδασης Raman. 

iii) Οπτική ίνα για την συλλογή και μεταφορά της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας στην είσοδο του φασματογράφου. 

iν) Απεικονιστικό φασματογράφο.(ν) Ανιχνευτή CCD για την καταγραφή του σήματος εκπομπής. 

νi) Ηλεκτρονικό υπολογιστή με κατάλληλο λογισμικό για τον έλεγχο του πειράματος και την απεικόνιση των φασμάτων.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΣΚΕΔΑΣΗΣ ΡΑΜΑΝ

 Το φαινόμενο Raman είναι ένα είδος σκέδασης (scattering) του φωτός.Όταν μια μονοχρωματική ακτινοβολία ( όπως π.χ. του λέιζερ-laser-) πέσει πάνω σε ένα υλικό,τότε η δέσμη σκεδάζετε με δύο κυρίως τρόπους:-σκέδαση Rayleigh,πολύ έντονης έντασης και έχει την ίδια ενέργεια με τη μονοχρωματική δέσμη (ελαστική σκέδαση).-σκέδαση Raman,πολύ ασθενούς έντασης (περίπου 1000 φορές ασθενέστερη από τη σκέδαση Rayleigh) και σε ενέργειες ελαφρώς διαφορετικές με τη μονοχρωματική δέσμη (ανελαστική σκέδαση).Η σκέδαση Raman δημιουργείται συμμετρικά στη σκέδαση Rayleigh,είτε σε ενέργειες ελαφρώς μεγαλύτερες E+e (σκέδαση Raman anti-Stokes) είτε σε ελαφρώς μικρότερες E-e (σκέδαση Raman Stokes,πιο πιθανή από την προηγούμενη).Στο παρακάτω σχήμα παρουσιάζεται το παραπάνω φαινόμενο.Η σκέδαση Rayleigh βρίσκεται στα 514 nm (19435 cm^-1). 

 Η σκέδαση Raman anti-Stokes δημιουργείται σε ενέργειες ελαφρώς μεγαλύτερες,άρα μήκη κύματος και κυματαριθμούς ελαφρώς μικρότερα (με μετατόπιση αρνητική για το κυματαριθμό) και η σκέδαση Raman Stokes το αντίστροφο.Η σκέδαση Raman Stokes είναι εντονότερη από τη Raman anti-Stokes.Τα πιο πολλά όργανα μετράνε τη θετική μετατόπιση Raman.Οι διαφορές (shift) e ανάμεσα στην ενέργεια της μονοχρωματικής ακτινοβολίας και στην ακτινοβολία Raman αντιστοιχεί σε δονήσεις μορίων του υλικού.Έτσι σε κάθε φάσμα παρατηρείται η ένταση (Intensity) των κορυφών σε τυχαίες μονάδες (a.u.:arbitrary units),με τη μετατόπιση Raman (Raman shift) η οποία μετριέται με κυματαριθμούς (wavenumbers,cm-1).Παρατηρώντας τις δονήσεις αυτές είναι λοιπόν δυνατό να χαρακτηρισθεί το υπό μελέτη υλικό.Η διακριτική ικανότητα των φασμάτων επιλέγεται από το διάφραγμα (slit),το ολογραφικό δίκτυο (holographic grating) και το μήκος κύματος διέγερσης,και μετράται σε κυματαριθμούς.Στα όργανα Raman με μετασχηματισμούς Fourier-FTRaman-η διακριτική ικανότητα ρυθμίζεται απευθείας.

 Η φασματοσκοπία Raman είναι συμπληρωματική της αντίστοιχης του υπερύθρου γιατί πολλές δονήσεις μορίων είναι ενεργές στην πρώτη αλλά όχι στη δεύτερη και αντίστροφα.Η πιο συνηθισμένη μη καταστρεπτική τεχνική ελέγχου αυθεντικότητας είναι η γνωστή ακτινογραφία Χ όπως και η φασματοσκοπία micro-Raman.Οι τεχνικές αυτές είναι μη παρεμβατικές αφού δεν αλλοιώνουν το υλικό και μπορούν να ανιχνεύσουν,για παράδειγμα,την ύπαρξη χρωστικών ή ασυνήθιστων χημικών ενώσεων στην επιφάνεια του μαρμάρου. 

 Η τεχνική XRF εφαρμόζεται σε πολλά εργαστήρια της Ελλάδας σήμερα και είναι εύκολο να εντοπίσει κανείς κάποιο Πανεπιστήμιο ή ερευνητικό κέντρο που την εφαρμόζει σε μελέτες πολιτιστικής κληρονομιάς ή κάποια υπηρεσία του Υπουργείου Πολιτισμού.Επίσης τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί τεχνική των εικόνων και η επιστημονική μελέτη τους.Τα υλικά από τα οποία αποτελείται μια εικόνα είναι οργανικής και ανόργανης προελεύσεως. Ενώ η ταυτοποίηση των ανόργανων υλικών είναι μια υπόθεση ρουτίνας,ο χαρακτηρισμός των οργανικών μέσων είναι ακόμα μια πολύπλοκη διαδικασία. Επιπλέον,το να ληφθεί ένα δείγμα από μια εικόνα είναι μια προβληματική διαδικασία από τη στιγμή που επηρεάζει την ακεραιότητα του έργου. 

 Συνήθως η ποσότητα που απαιτείται είναι τουλάχιστον 1 μικρογραμμάριο ξύσματος από το ζωγραφικό στρώμα.Η μεθοδολογία της παρούσας μελέτης βασίστηκε τόσο στην περιπλοκότητα της ανάλυσης ενός δείγματος ζωγραφικής,όσο και στον περιορισμό του μεγέθους του δείγματος,προκειμένου να εξασφαλιστεί το μέγιστο ποσοστό πληροφοριών από κάθε δείγμα προς ανάλυση.Έτσι λοιπόν αναπτύχθηκε ένα αναλυτικό πρωτόκολλο μελέτης και ανάλυσης το οποίο θα έδινε πληροφορίες τόσο για τα ανόργανα όσο και για τα οργανικά υλικά από το κάθε μοναδικό δείγμα.Σκοπός ήταν αρχικά να ανιχνευθούν οι χρωστικές που χρησιμοποίησε ο εκάστοτε ζωγράφος και στη συνέχεια να ταυτοποιηθεί και το συνδετικό μέσο με το οποίο αναμειγνύονταν τα χρώματα. 
 Ως εκ τούτου,η ανάλυση ξεκίνησε με μη καταστρεπτικές τεχνικές για τη συλλογή όσο το δυνατόν περισσότερων πληροφοριών προτού το κάθε δείγμα υποστεί επεξεργασία για να χρησιμοποιηθεί για καταστρεπτικές τεχνικές όπως αυτή της αέριας χρωματογραφίας.Έτσι λοιπόν,το αναλυτικό πρωτόκολλο περιελάμβανε την αναγνώριση των χρωστικών με τη χρήση της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας με ακτίνες Χ (SEMEDX),την αναγνώριση των χρωστικών και των οργανικών υλικών με υπέρυθρη φασματοσκοπία (μFTIR) και,όπου θεωρούνταν απαραίτητο,χρησιμοποιούνταν η τεχνική Raman για τη συλλογή του ίδιου τύπου πληροφοριών και τέλος για τον ακριβή χαρακτηρισμό των οργανικών συνδετικών υλικών χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της αέριας χρωματογραφίας.Σε περιπτώσεις όπου η συλλογή δείγματος δεν ήταν εφικτή,και υπήρχαν ορατές φθορές,συλλεγόταν κάθετη τομή προκειμένου να μελετηθεί στο ορατό μικροσκόπιο και να γίνει μια σειρά μικροχημικών τεστ που έχουν τη δυνατότητα να δώσουν ενδείξεις για την ταυτότητα του οργανικού υλικού.