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X射线吸收近边结构谱法（X-ray absorption near edge spectroscopy，XANES）常与微取样技术结合使用，是一种侵入式分析技术，通常用于颜料层断面薄片分析。XANES成像所需样品尺寸一般与颜料层断面样的取样尺寸［通常为100 μm x（200~300）μm]相当。需将样品断面制成薄片在透射模式下进行分析。
XANES可对艺术品中的晶体化合物或非晶体化合物进行分子识别，可用来检测绘画和陶瓷等分层结构对象内的各种材料。它对非晶体化合物识别的应用更为重要。
XANES或微束XANES（文物检测一般采用微束XANES）可用于艺术作品和艺术家材料样品的分子分析和氧化态识别。X射线束的光斑尺寸最小可至1 μm，因此可做出详细的样品分子组成图像。通过绘画样品的微束XANES分子组成图像，可以获得绘画保存状态和劣化机制的信息。也可以用这种方法来了解陶瓷的烧成温度和氛围（以及这些条件下的相）。一般来说，也可采用显微拉曼光谱法和傅里叶变换红外光谱法等实验室方法对样品进行分子组成成像，但如果还需进行更灵敏、详细的空间识别，就要使用微束XANES了。与显微拉曼光谱法相比，这种技术对非晶相和溶解相也具有更高的灵敏度。
要使用XANES，必须将样品送到专用同步辐射设备（由粒子加速器产生的可调谐高强度X射线源）所在地，意味着这种方法很少用于艺术品保护研究以外的领域。不过它对绘画劣化现象的揭示有着无与伦比的价值，例如，随老化而出现的铅皂与锌皂团聚现象，在17世纪至19世纪上半叶的绘画中就可以观察到这种团聚现象。不过由于团聚体的形成因颜料配方和绘画保存环境而异，它们的形成动力学尚无法直接与画作的年代挂钩。因此这种团聚体的缺位只能用作判定绘画不属于17世纪至19世纪上半叶的不完全证据，不能视为决定性证据。在文化遗产科学领域，XANES的应用还包括金属腐蚀产物的鉴定与成像。可以用这种技术来区分自然锈蚀和人工锈蚀。XANES有透射模式（用于薄片）和反射模式（用于断面），用透射模式分析薄片可减少X射线吸收问题，获得的数据质量也高于反射模式。
使用这项技术时，入射X射线束会被样品中的分子吸收，令核心原子（通常是绘画颜料中的金属离子）电离出一个电子。从分子中分离出电子所需的能量就是电子结合能，也称“边缘能”。同一种元素在单质状态与分子状态下的边缘能并不相同，例如，单质铜中的铜元素就与铜化合物中铜元素边缘能略有差异，所以才可能用XANES进行分子识别。此外，铜化合物的种类不同，围绕铜的边缘能还会有一系列不同的特征峰。用于分子识别的重要特征有3种：边前区特征（发生在X射线吸收导致电离之前）、吸收边位置以及边后区特征。围绕吸收边的这些特征性摆动或振荡可以提供金属周围原子的信息（分子识别，如铬酸铅与硫酸铅的识别），而结合边的位置可以提供金属氧化态的信息。这一点尤其重要，因为许多绘画颜料的金属氧化态会随着颜料的分解／劣化而改变。
XANES谱图是X射线吸收（通常指吸收系数大小）与X射线能量的函数关系图，系数急剧升高的部分代表吸收边。用该图与目标化合物的标准谱作比照，即可识别样品中的分子。标准样检测和未知样检测通常在同一实验中完成。绘画颜料（尤其是老化的颜料）是多种密切相关的化合物构成的复杂混合物。因此，通常需要把多种标准样品数据组合起来，才能与未知样品数据达到最佳拟合／匹配。例如，老化的铜基颜料样品中可能含40%的原始颜料，剩下的则是原始颜料转化成的铜氧化物与铜硫化物混合物。如果数据质量够高，还可以确定每种化合物所占百分比。
颜料层取样和陶瓷断面取样的XANES成像可以直观地展示颜料粉和劣化产物在样品中的分布。可以看出特定化合物在断面各层的分布情况，还可根据位置来分辨这些化合物是有意添加的颜料添加剂还是劣化／变化的产物。这种图像通常为三色图，每种颜色代表一种不同的化合物。
使用XANES透射模式时，制样难度较高，因为切片样品易碎且质地不均。要用精选的组织学镶嵌树脂，才能成功制得和使用切片样品。XANES和所有基于同步辐射的技术一样，向实验设备管理机构提交实验申请后还需等待实验排期，数据采集工作也必须到实验设备所在地现场完成。数据分析和解释通常也需要专业软件和专业培训。在数据采集过程中，X射线束的能量会对样品造成改变或损坏，特别是会导致新化合物的生成和物质氧化态的改变。
拉曼光谱法、傅里叶变换红外光谱法、同步辐射X射线荧光成像、同步辐射X射线衍射成像、扩展X射线吸收精细结构、扫描电子显微镜结合能量色散X射线光谱法以及透射电子显微镜结合电子能量损失光谱法。
—同步辐射设备和光束线（光束调谐的能量范围、步长和光束强度）
—薄片样品或断面样品制备
—数据采集（总成像尺寸、数据采集步长和采集次数）
—光束线的真空室
—标准样和吸收边（目标元素与目标化合物样品来源）
—数据拟合软件
2003年，杜塞（Doucet）在《分子与结构考古学：美容与医疗化学品》（ Molecular and Structural Archaeology : Cosmetic and Therapeutic Chemicals ）上发表了一篇题为《基于同步辐射的成像新技术与考古》（ New synchrotron radiation-based imaging techniques and archaeology ）的论文，提出了微束XANES在文化遗产科学领域用于研究与材料成像的可能性。2009年，科特（Cotte）等又在《材料科学中的同步辐射》（ Synchrotron Radiation in Materials Science ）上发表了另一篇题为《同步辐射显微成像技术在文物材料分析中的应用》（ Applications of synchrotron-based micro-imaging techniques for the analysis of cultural heritage materials ）的文章。这些成果共同推进了微束XANES在文物成像方面的应用。
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