利用X射線對物質進行觀察、探測和分析的儀器。物質是由原子構成的，當外來電子射入物質中時，隻要能量足夠大，就能把原子內殼層的電子擊出原子外，使原子處於激發狀態。該原子為瞭保持穩定狀態，就會有另一個電子從較高能級軌道躍遷到內殼層的空位置上，電子的多餘能量以X射線光子形式發射出來。X射線是一種電磁波，波長約為0.01～100納米。每種元素都可以發射出自己固有的X射線，即特徵X射線。X射線儀就是根據樣品發射出的X射線的波長和強度來探測其組成的元素和含量。
可見光、紅外光和紫外線的光譜分析能夠準確收集到發自原子內部信息，但僅僅是處在原子的最外層軌道上的電子躍遷中引起的輻射。X射線光譜分析可以獲得原子的內層電子躍遷所引起的輻射，能更進一步瞭解物質的內部結構。因此，X射線分析更細微、更精確、更深刻。
由高速電子激發產生的X射線稱為原級或一次X射線，用原級X射線激發產生的X射線稱為次級或二次X射線，又稱熒光X射線，其波長較長。利用原級X射線探測，靈敏度低，操作不便，因此很快就被熒光X射線探測所替代。熒光X射線分析具有靈敏度高、操作簡便、樣品不易受破壞以及測量重復性好等優點，非常有利於開展定量分析和提高分析結果的準確度，20世紀50年代以來一直不斷發展，已在地質、采礦、冶金和醫藥等部門廣泛應用。
X射線儀器可分為X射線儀、X射線衍射儀、X射線光譜儀和X射線能譜儀四類，其中X射線衍射儀利用 X射線在晶體中產生的衍射現象和佈拉格公式來測定晶體結構特性和所含元素成分及含量。X射線熒光光譜儀由原級X射線源、樣品室、平行光管、分光晶體、檢測器和記錄顯示儀等部分組成（見圖）。原級X射線源產生原級X射線，轟擊樣品表面，使樣品產生熒光X射線。熒光X射線經平行光管後變成一束平行光，射到與平行光束成夾角θ的分光晶體晶面上並反射，反射角是2θ。分光晶體在分析過程中是回轉的，即θ連續變化，θ變化會使反射光的波長隨之變化，因而2θ值是定性分析的依據。這種變化波長的反射光束投射到與光晶體聯動的檢測器上，便得到一個與平面分光晶體反射X射線強度成比例的信號，這是定量分析的依據，由記錄儀記下的就是熒光光譜圖。
X射線熒光光譜儀結構原理
推薦書目
謝忠信, 趙宗玲, 張玉斌. X射線光譜分析. 北京: 科學出版社, 1982.