تحلیل مواد با استفاده از روش های تحلیل با باریکه ی یونی دارای مزیت های منحصربفرد سریع، غیرمخرب، بس عنصری و حساس است. روش های تحلیل با باریکه ی یونی عبارت اند از: روش گسیل پرتو ایکس ذره- القایی (pixe)، گسیل پرتو گاما ذره-القایی (pige)، تحلیل با واکنش های هسته ای (nra)، طیف سنجی پس پراکندگی رادرفورد (rbs) و آشکارسازی ذرات پس زده از برخورد کشسان (erd). از میان این تکنیک ها روش pixe برای تحلیل عنصری با حساسیت ppm مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل ابزارهای مورد استفاده در آشکارسازی پرتوهای ایکس ذره-القایی این روش، برای تحلیل عناصر سبک تر از آلومینیم مناسب نیست و برای رفع این مشکل از روش تجزیه و تحلیل مکمل گسیل پرتو گاما ذره-القایی برای تحلیل عناصر سبک استفاده میشود. چون اغلب آزمایش های تحلیل با باریکه ی یونی در محیط خلأ انجام میشود، استفاده از این روش برای مواد حساس به خلأ یا برای اجسام خیلی بزرگ مقدور نیست. بنابراین استفاده از باریکه ی خارجی برای این نوع نمونه ها گسترش یافته است. در این پایان نامه ترکیب عنصری رنگدانه و ماتریس کاشی باستانی با لعاب زرین فام، کاشیهای رنگی با فام های متفاوت که هم اکنون برای مرمت آثار باستانی مورد استفاده قرار می گیرد و سنگ لاجورد مطالعه شده است. برای تعیین نوع و غلظت عناصر بکار رفته در این نمونه ها از روش تحلیل با باریکه ی یونی با باریکه ی خارجی pixe و pige استفاده شده است. محدودیت های اندازه گیری در دو روش pixe و pige بحث و بررسی شده است. با استفاده از روش pixe عناصر سنگین تر از آلومینیم مشخصه یابی شده است. عنصر آلومینیم و عناصر سبک تر با روش pige مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش، مشخص شده است که عنصر مشخصه ی رنگ قهوه ای، منگنز و عنصر مشخصه ی رنگ طلایی، نقره می باشد. علاوه براین، تحلیل داده ها نشان می دهد که عنصر مشخصه ی رنگ سبز، مس یا کروم است. از دستاوردهای دیگر این پروژه این است که در کاشی های معمولی برای ایجاد رنگ لاجوردی از عنصر کبالت استفاده می شود در صورتی که در سنگ لاجورد کبالت دیده نمیشود و عنصر سدیم مشخصه ی سنگ لاجورد است.