X射線熒光光譜儀具有重現性好，測量速度快，靈敏度高的特點。能分析B(5)~U(92)之間所有元素。X射線熒光光譜是一種常用的光譜技術，既可用于材料的組成成分分析，又可用于涂層和多層薄膜厚度的測量等。無標半定量方法可以對各種形狀樣品定性分析，并能給出半定量結果，結果準確度對某些樣品可以接近定量水平，分析時間短。

　　熒光光譜

　　能量色散X射線熒光光譜采用脈沖高度分析器將不同能量的脈沖分開并測量。能量色散X射線熒光光譜儀可分為具有高分辨率的光譜儀，分辨率較低的便攜式光譜儀，和介于兩者之間的臺式光譜儀。高分辨率光譜儀通常采用液氮冷卻的半導體探測器，如Si(Li)和高純鍺探測器等。低分辨便攜式光譜儀常常采用正比計數器或閃爍計數器為探測器，它們不需要液氮冷卻。采用電致冷的半導體探測器，高分辨率譜儀已不用液氮冷卻。同步輻射光激發X射線熒光光譜、質子激發X射線熒光光譜、放射性同位素激發X射線熒光光譜、全反射X射線熒光光譜、微區X射線熒光光譜等較多采用的是能量色散方式。

　　非色散譜儀

　　非色散譜儀不是采用將不同能量的譜線分辨開來，而是通過選擇激發、選擇濾波和選擇探測等方法使測量分析線而排除其他能量譜線的干擾，因此一般只適用于測量一些簡單和組成基本固定的樣品。

　　全反射熒光

　　如果n1>n2，則介質1相對于介質2為光密介質，介質2相對于介質1為光疏介質。對于X射線，一般固體與空氣相比都是光疏介質。所以，如果介質1是空氣，那么α1>α2，即折射線會偏向界面。如果α1足夠小，并使α2=0，此時的掠射角α1稱為臨界角α臨界。當α1<α臨界時，界面就象鏡子一樣將入射線全部反射回介質1中，這就是全反射現象。

　　手持式X射線熒光光譜儀中的X射線管通常都為微型管，使用功率一般低于10瓦特，這也意味著管通量(激發強度)非常有限，但這能夠通過保持樣品與微型X射線管及探測器間的距離足夠小得到解決。