手持式X射線熒光光譜儀由激發源（X射線管）和探測系統構成。X射線管產生入射X射線（一次X射線），激發被測樣品。受激發的樣品中的每一種元素會放射出二次X射線，并且不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性。探測系統測量這些放射出來的二次X射線的能量及數量。然后，儀器軟件將探測系統所收集到的信息轉換成樣品中各種元素的種類及含量。

　　用X射線照射試樣時，試樣可以被激發出各種波長的熒光X射線，需要把混合的X射線按波長（或能量）分開，分別測量不同波長（或能量）的X射線的強度，以進行定性和定量分析。

　　手持式X射線熒光光譜儀是許多領域應用的理想工具：

　　材料可靠性鑒定（PMI）用于質量控制和確保，幾秒內出痕量元素分析結果。

　　廢舊金屬分揀與回收-牌號鑒定與交易；從不銹鋼到鋁合金、從塑料到木材和電子配件的廢料分揀

　　貴金屬/珠寶-快速無損分析貴金屬及原材料到成品珠寶

　　礦物和采礦-快速現場分析，礦石勘探和制圖，現場挖掘和品位控制

　　土壤重金屬篩選-環境土壤有毒元素和污染物檢測

　　RoHS有害元素篩選-符合IEC62321規范，檢測鎘、鉛、汞、溴、鉻

　　房屋檢測-石膏板分析和涂料中的鉛篩選

　　消費品檢測-無損篩選鉛（Pb）和其他受限制元素

　　木材防腐劑檢測-幾秒鐘即可鑒定出木材防腐劑中的有害物質如CCA等設備故障,這種情況在航空航天工業中很常見。