元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁，同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，根据莫斯莱定律，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关，其数学关系如下：

　　λ=K(Z? s) ?2

　　式中K和S是常数。

　　而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光具有的能量为：

　　E=hν=h C/λ

　　式中，E为X射线光子的能量，单位为keV；h为普朗克常数；ν为光波的频率；C为光速。

　　因此,只要测出荧光X射线的波长或者能量,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。

　　来自X射线管的特征X射线照射到样品上，样品中含有的元素受X射线激发后会发出*能量的X射线荧光。用检测器检测X射线荧光，根据X射线荧光的能量进行定性(确定含有什么元素)，根据X射线荧光的强度进行定量(确定元素的含量)。

　　X荧光光谱仪（XRF）由激发源（X射线管）和探测系统构成。X射线管产生入射X射线（一次X射线），激发被测样品，产生X荧光（二次X射线），探测器对X荧光进行检测。

　　能量色散x射线荧光光谱仪，利用脉冲高度分析器进行能量色散的x射线荧光光谱仪公与波长色散x射线荧光光谱仪相比，它的结构简单。可使用小功率x射线管激发和简单的分光系统。