使用X熒光光譜儀來做考古發掘，文物及藝術品保護等領域已有多年的歷史。手持式X熒光光譜儀的開發，使得這項非破壞性檢測技術在該領域得以充分發展。由于可應用于現場的分析工作，手持式X熒光光譜儀在可檢測的樣品上也有了拓展。
對于一些考古發掘出土物及歷史文物的來源及結構鑒定需要先了解它的元素組成。特別是在鑒別某些藝術品是真品還是偽造品時，元素分析往往具有重要意義。因此，元素分析也被越來越多地應用于文物保護工作中。
油畫
許多繪畫的顏料都是含碳有機物，無法通過X射線熒光檢測，除非是某些痕量元素的分析。但是也有一-些顏料(尤其是現代顏料)包含有無機化合物，這些無機物通常含有鈦、鉛、汞、銅和鋅等元素，對其中某些典型元素的定性分析通常可以鑒別不同的顏料。
影印照片
如果沒有額外數據支持，通常情況下很難對整個影印過程進行鑒別。但是，手持式X熒光光譜儀可用于對這一過程的鑒別提供一些支持證據。也許很難單獨給出一些結論，但所提供的元素信息對于整個過程分析大有裨益。
陶瓷
陶土的元素組成通常和特定的出產地相關，這也使得手持X射線熒光光譜儀成為現場考古發掘工作的一個重要工具，它所提供的信息無論是對于文物保護還是藝術品鑒定都具有重要的意義。
黑曜石
考古學中起源地的研究基于的理論是將文明意義上的物品追溯到地質學意義上的起源。黑曜石是火山活動過程中所產生的一種稀有的產物，并被古人所大量使用。通常，它的外觀為亮黑色，但有時也呈現出紅色或綠色。手持式X熒光光譜儀對于該應用是一種理想的分析工具。
琉璃
和金屬一樣，硫璃也能夠進行重新熔融，因此琉璃的來源和其最初的產地并沒有絕對的聯系。但元素分析可以對硫璃是何時何地以及如何制造的細節提供一些重要信息，尤其是在使用各種助熔劑的情況下，根據元素組成信息往往可以判斷出特定的地理環境和特定的歷史時期。另外，著色劑、漂白劑、遮光劑以及澄清劑的鑒別均有助有來源地的判定。這對于琉璃藝術品的保護和保存具有重要意義。
手持式X熒光光譜儀對于分析陶瓷、照片、琉璃、黑曜石、青銅、黃銅等材料時，是一個理想的選擇。它既可滿足實驗室的精密分析要求，也可用于現場的快速準確分析。因此無論是對于現場考古發據還是藝術品保護，它都能提供強有力的技術支持。