馆藏文物的科学分析与研究，主要是通过现代科学技术手段，对文物的内部结构、材质组成、制作工艺等方面进行全面、系统的检测与分析，发掘文物在历史、艺术、科学、文化等方面的内涵，获取文物病害信息，揭示文物的多重价值。现代科技手段为文物的保护修复提供了坚实的数据基础和技术支持，确保了文物保护工作的科学性和高效性。
文保院现有大中型仪器设备近30台，主要包括： X射线成像仪及计算机射线照相（CR）扫描系统、场发射环境扫描电子显微镜、台式扫描电子显微镜、大幅面X射线荧光成像扫描系统、大腔体X射线荧光分析仪、显微激光拉曼光谱仪、傅里叶红外光谱仪、傅里叶红外光谱显微镜、双通道光纤反射光谱仪、气相色谱质谱联用仪、热裂解气相色谱质谱联用仪、离子色谱仪、释光测年仪、激光共聚焦显微镜、三维视频显微镜、万能材料显微镜、体视显微镜、全自动磨样机、精密切割机、电化学工作站等。
1. X射线成像仪
X射线成像仪主要用于金属、陶瓷、玉石、漆木器等有机与无机质文物的无损探伤分析，用于揭示文物内部结构、缺陷及表面纹饰、铭文等信息。
2. 大幅面X射线荧光成像扫描系统
大幅面X射线荧光扫描成像仪（MA-XRF）适用于多种材质文物（如油画、书画、壁画、金属、陶瓷、玉石器）的原位无损检测，获取文物主要元素组成信息。MA-XRF还可用于获取文物表层及亚表层的元素分布信息，揭示文物的潜藏信息。
3. 大腔体X射线荧光分析仪
大腔体X射线荧光光谱仪（XRF）主要用于金属、陶瓷、玉石等无机质文物及样品的原位无损检测，在真空条件下获取主要组成元素（包括轻元素）的含量等信息。
4. 场发射扫描电子显微镜
场发射扫描电子显微镜（SEM-EDS）主要用于样品的微观形貌观察和微区元素成分分析，所需样品量小，适合于金属及锈蚀产物、颜料、纸张、微生物等多种文物样品的分析。设备配备大样品仓，对导电性好的文物如金银饰品等，也可以开展原位无损检测。
5. 显微激光拉曼光谱仪
显微激光拉曼光谱仪（Raman）主要用于金属文物锈蚀产物、宝玉石、陶瓷、颜料、染料等无机与有机质文物及样品的分子结构分析，同时也可对尺寸较大的文物或样品开展原位无损分析检测。
6. 傅里叶变换红外光谱仪及显微红外光谱仪
红外光谱仪主要用于识别漆木器、油画、纺织品、纸质文物以及保护修复材料等物质的有机官能团和分子结构特征分析。傅里叶变换红外光谱仪（iS系列）具有透射、反射等多种测试方式，傅里叶变换显微红外光谱仪（iN10系列）灵敏度高、样品制备简单，可满足微量样品分析需求。主要用于识别纺织品、纸张、保护修复材料等物质的有机官能团和分子结构特征分析。便携式傅里叶变换红外光谱仪（ALPHA）可用于展厅、库房文物原位无损分析。
7. 光纤反射光谱仪
光纤反射光谱仪（FORS）主要用于绘画颜料、染料、金属锈蚀产物、纸张、纺织品等无机与有机质文物的原位无损分析，获得文物材料的分子结构信息。
8.热裂解-气相色谱/质谱仪
热裂解-气相色谱/质谱仪（Py-GC/MS）无需对样品进行前处理，样品可直接进行热裂解分析，需要样品量很少；灵敏度高，能实现多组分混合有机物识别。Py-GC/MS主要用于有机质文物（漆器、木器、纸质文物、油画、皮革等）样品分析、文物制作工艺及保护修复涉及的有机材料分析（封护材料、粘接材料、高分子材料等）、考古残留物分析等（古代油脂、蛋白质、照明燃料、化妆品、树脂、香料等）。
8. 气相色谱/质谱仪
气相色谱/质谱仪GC/MS（7890A-5975C）搭载三合一自动进样器和样品前处理平台。三合一自动进样器兼容液体进样、顶空进样和固相微萃取进样模式。样品前处理平台搭载离心、超声、氮吹、震荡、涡旋、加热和冰盒存储等模块。该仪器主要用于：（1）博物馆环境VOCs，有机酸气体的采集和检测。（2） 有机质文物（古籍、书画等）VOCs的无损采集和检测。（3）考古可见残留物自动化分析等（古代油脂、蛋白质、照明燃料、化妆品、树脂、香料、染料等）。（4）考古出土陶片残留物的批量自动化提取与检测。（5）有机质材料（纸张、胶片、封护材料、粘接材料、漆木材料等聚合物）的在线老化监测。
9. 离子色谱仪
离子色谱仪（IC）主要用于金属锈蚀产物、陶瓷、石质、土壤、木材等各类文物样品中常见无机阴离子的分析和博物馆环境中的有机阴离子分析。
10. 显微镜室
激光共聚焦显微镜可用于金属样品的金相和矿相组织观察，同时可获取各类文物表面亚微米级微痕的三维信息。三维视频显微镜、体式显微镜等可用于观察各类材质文物表面微观形貌。万能材料显微镜可用于判断纸张、纺织品纤维种类，鉴定颜料、染料等。
11. 样品制备室
样品制备室包括热镶仪、自动磨样机、精密切割机等，主要用于各类文物样品的切割、包埋、磨抛等前期制备。
12. 释光测年实验室
释光测年技术通过光激发和热激发两种方式，利用石英、长石等矿物的释光特性进行年代测定。该方法应用范围广泛，适用于考古遗址剖面沉积物的光释光测年，以及陶瓷、砖瓦等受热类文物和陶范土等遗存的热释光与光释光测年。其测年范围覆盖数百年至数十万年，测年精度通常可达5%—10%。
