手持光谱仪是一种基于XRF光谱分析技术的光谱分析仪器，当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子从而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的状态，当较外层的电子跃迁到空穴时，产生一次光电子，击出的光子可能再次被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子，发生俄歇效应，亦称次级光电效应或无辐射效应。所逐出的次级光电子称为俄歇电子。当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不被原子内吸收，而是以光子形式放出，便产生X 射线荧光，其能量等于两能级之间的能量差。因此，射线荧光的能量或波长是特征性的，与元素有一一对应的关系。
 

由定律可知，只要测出荧光X射线的波长，就可以知道元素的种类，这就是荧光X射线定性分析的基础。此外，荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。X射线探测器将样品元素的X射线的特征谱线的光信号转换成易于测量的电信号来得到待测元素的特征信息。