مجموعه تاریخی کبودانی خواف، یکی از مهمترین آثار عصر تیموری است که در دوران شکوفایی این منطقه، پیرامون مزار عارف شهیر این دوران، سلطان محمود کبودانی ساخته شده است. این مجموعۀ تاریخی که امروزه تنها ویرانه‌ای از آن باقی است، در گذشته، مجموعۀ کاملی بوده است، مشتمل بر مزار، مسجد و آب انبار. بدنۀ داخلی بناهای این مجموعه، با انواع مختلف آرایه‌های معماری، همچون: دیوارنگاره‌ها، تزئینات تخمه­درآوری، رسمی‌بندی، مقرنس‌کاری و گچبری آراسته شده است. در میان این آرایه‌های معماری، آن چه بیش از همه جلب توجه می‌کند، دیوارنگاره‌ها و تزئینات تخمه‌درآوری بدنۀ داخلی مسجد کبودانی است که در آن، سطوح داخلی مسجد با این آرایه‌ها به نحو بسیار زیبایی با نقوش هندسی به رنگ‌های نارنجی، قرمز، زرشکی، آبی، نخودی و سفید تزیین شده است. با توجه به اهمیت این مجموعۀ تاریخی به‌جای مانده از عصر تیموری و عدم مطالعۀ آن از یک سو و وضعیت در حال تخریب آرایه‌های آن، از سوی دیگر، در این پژوهش سعی شد تا به روش تجربی و با کمک روش‌های آزمایشگاهی، آرایه‌های این مسجد تاریخی و رنگ‌های به کار رفته در آن، مورد بررسی و شناسایی قرار گیرد. بررسی آزمایشگاهی دیوارنگاره‌ها و تزئینات تخمه‌درآوری این بنا، با روش‌های مختلف آنالیز دستگاهی، همچون: پراش پرتوی ایکس (XRD)، فلورسانس اشعه ایکس (XRF) و میکروسکوب الکترونی روبشی مجهز به تجزیه پاشندگی پرتوی ایکس (SEM-EDS)، نشان داد که در اجرای آرایه‌های گچبری از گچ زنده و در بستر دیوارنگاره‌ها از لایۀ نازکی از گچ کشته استفاده شده است. آنالیز رنگدانه‌های به کار رفته در آرایه‌های این بنا به روش‌های دستگاهی، حاکی از این بود که تمامی رنگ‌های مورد استفاده، معدنی بوده‌اند و در طیف رنگ‌های قرمز از گل اخرا و از گل سفید به عنوان رنگ سفید و در رنگ آبی از لاجورد طبیعی، استفاده شده است.