Οι φασματοσκοπικές μέθοδοι χρησιμοποιούνται ευρέως για την ταυτοποίηση ανόργανων και οργανικών χημικών ενώσεων, με βάση την ενεργειακή κατάσταση των δεσμών των ατόμων τους. Ειδικότερα, η περιοχή του μέσου υπερύθρου (4000-400cm-1), παρουσιάζεται ιδιαίτερα χρήσιμη αναφορικά με την ταυτοποίηση χρωστικών, υλικών προετοιμασίας, επιχρισμάτων, κ.λπ. Ταυτόχρονα, επιτρέπει την ανάλυση φυσικών και συνθετικών υλικών συντήρησης που χρησιμοποιούνται στη συντήρηση και αποκατάσταση τόσο ζωγραφικών έργων όσο και έργων πλαστικής. Η Φασματοσκοπία Υπερύθρου FTIR (Fourier Transform InfraRed) που διαθέτει το Εργαστήριο Φυσικοχημικών Ερευνών της Εθνικής Πινακοθήκης παρουσιάζει μεγάλη ευκολία στην εφαρμογή, καθώς παρέχει και τη δυνατότητα ανάλυσης μικροδειγμάτων χωρίς ιδιαίτερη προετοιμασία με την διάταξη ATR.

Η υπέρυθρη φασματοσκοπία μπορεί να παρέχει χαρακτηρισμό κατηγοριών οργανικών μορίων (όπως έλαια, ρητίνες, πρωτεΐνες κ.λπ.) και ανόργανων ενώσεων (ορυκτά, χρωστικές κ.λπ.) καθώς και των μειγμάτων τους. Η περιοχή του μέσου υπέρυθρου του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος εκτείνεται στην περιοχή 4000-400 cm^-1. Η ενέργεια της ακτινοβολίας σε αυτή την περιοχή είναι αρκετά υψηλή για να διεγείρει μοριακές δονητικές μεταπτώσεις μέσα σε ένα δείγμα. Τα υλικά απορροφούν διαφορετικές ποσότητες υπέρυθρης ακτινοβολίας σε διαφορετικά μήκη κύματος ανάλογα με τους χημικούς δεσμούς που υπάρχουν. Με το FTIR, μπορούν να αναγνωριστούν χημικοί δεσμοί και λειτουργικές ομάδες. Το FT-IR έχει χρησιμοποιηθεί εκτενώς τόσο για οργανικά όσο και για ανόργανα υλικά ζωγραφικής τόσο σε ξύλινο υπόστρωμα, όσο και σε υφασμάτινο.

Το FT-IR επιτρέπει την ταυτοποίηση πρωτεϊνών και ελαίων (Derrick, 1994). Ωστόσο, στην περίπτωση των οργανικών μιγμάτων, η ερμηνεία των φασμάτων και ο χαρακτηρισμός των μέσων που υπάρχουν μπορεί να είναι προβληματική (Colombini και Modugno, 2004). Ο προσδιορισμός βασίζεται στην ανίχνευση των ζωνών των δεσμών αμιδίου που είναι χαρακτηριστικές των πρωτεϊνών και στην ανίχνευση των τριγλυκεριδίων που υπάρχουν στα έλαια (Pilc and White, 1995; Kouloumpi et al, 2006; Meilunas et al, 1990). Το 2005, οι Van der Weerd et al. δημοσίευσαν μια μελέτη για την επίδραση των χρωστικών στη διαδικασία γήρανσης των ελαιωδών συνδετικών μέσων, δείχνοντας τη σημασία και τη χρήση του FTIR ως αναλυτικής τεχνικής που οδηγεί στον χαρακτηρισμό των συνδετικών μέσων. Για την περίπτωση των χρωστικών, το FT-IR ήταν ένα πολύτιμο εργαλείο. Ένας αριθμός μελετών έχει πραγματοποιηθεί μέσω διαφορετικών ερευνητικών ομάδων (Bikiaris et al., 1999; Khandekar et al., 2010; Mateo et al., 2009). Ομοίως, το FT-IR έχει χαρακτηρίσει με επιτυχία τα υλικά των υποστρωμάτων (Scott et al, 2009; Genestar, 2002) καθώς και του στρώματος του βερνικιού (Prati et al, 2010; Vagnini, 2009).