手持式X射线荧光光谱仪(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。受激发的样品中的每一种元素会放射出二次义射线，并且不同的元素所放射出的二次X射线具有特定的能量特性或波长特性，探测系统测量这些放射出来的二次X射线的能量及数量，然后，仪器软件将探测系统所收集到的信息转换成样品中各种元素的种类及含量，达到定性定量分析的目的。
根据终典电微理论，运动的带电子的运动速度发生改变时会向外复射电磁波，实验宰中常用的从线源便是利用这一原理产生的:利用被高乐加速的电子轰击金属靶，电子被金属靶所减速，便向外辐射X射线。X射线是一种波长较短的电磁辐射，通常是指能量范用在0,1~100key的光子。
由于X荧光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，手持式X射线荧光光谱仪有两种基本类型:波长色散型和能量色散型。下图是这两类仪器的原理图: