XRF是一種確定各種材料化學組成的一種分析方法。被測材料可以是固體、液體、粉末或其它形式。XRF還可測定鍍層和薄膜的厚度及成分。XRF具有分析速度快、準確度高、不破壞樣品及樣品前處理簡單等特點。應用范圍廣泛，涉及金屬、水泥、油品、聚合物、塑料、食品以及礦物、地質和環境等領域，在醫藥研究方面，XRF也是一種非常有用的分析方法。
X熒光光譜儀可分為能量色散（EDXRF）和波長色散(WDXRF)兩大類，隨后將詳細介紹。可分析的元素及檢測限主要取決于所用的光譜儀系統。EDXRF分析的元素從Na到U； WDXRF分析的元素從Be到U。濃度范圍從ppm到100％。通常重元素的檢測限優于輕元素。
XRF分析的精密度和重現性很高。若有合適的標準，分析的準確度非常高，當然沒有標準時也可以分析。測量時間取決于待測的元素數目和要求的精度，在幾秒至30分鐘間變動。測量后的數據處理時間只需幾秒鐘。圖1顯示用EDXRF測得油的土壤樣品一組典型的光譜圖。圖中峰的輪廓清晰可見。峰的位置確定樣品存在的元素，峰的高度確定元素的濃度。
在XRF中，樣品受光源產生的X射線照射。通常，這種光源是一種X光管。樣品中存在的元素發射出能量不同（分立）的標征這些元素的熒光X射線輻射（相當于可見光不同的顏色）。不同的能量相當于不同的顏色。通過測定樣品發射的輻射能量（決定顏色）就可以確定樣品中存在那些元素，此步即稱為定性分析。通過測定能量的強度可以知道元素的含量，這就是定量分析。
特征X熒光射線的產生
經典的原子模型中，原子是由原子核和核外電子組成，原子核由帶正電的質子和不帶電的中子組成，核外電子分布在一定的軌道上，最內層稱K層，往外依次為L層、M層等，L層又分為LⅠ、LⅡ和LⅢ三個子殼層，M層分為MⅠ、MⅡ、MⅢ、MⅣ和MⅤ五個子殼層。K層有2個電子，L層有8個，M層有18個。一個電子所具有的能量取決于它所屬的元素及所處的殼層。當采用能量足夠高X光子和電子輻照原子時，就會從原子中逐出電子。
注意XRD與XRF波長色散的區別和聯系，XRF分光晶體即為XRD的樣品，也就是說晶格常數是已知的。
1，用途不同。XRD是x射線衍射光譜，（X－ray diffraction analysis)是用于測定晶體的結構的，而XRF是x射線熒光發射譜，（X－ray fluorescence analysis)主要用于元素的定性、定量分析的，一般測定原子序數小于Na的元素，定量測定的濃度范圍是常量、微量、痕量。
2，原理上的差別。XRD是以X射線的相干散射為基礎，以布拉格公式2d sinθ=nλ、晶體理論、倒易點陣厄瓦爾德圖解為主要原理的；
XRF則是以莫斯萊定律(1/λ)1/2=k(Z-S)，k,S是與線性有關的常數。因此，得出不同元素具有不同的X射線（即特征線）為基礎對元素定性、定量分析的。
布拉格方程是結構分析的最基本和最重要的公式 。
X射線是原子內層電子在高速運動電子的轟擊下躍遷而產生的光輻射，主要有連續X射線和特征X射線兩種。晶體可被用作X光的光柵，這些很大數目的粒子（原子、離子或分子）所產生的相干散射將會發生光的干涉作用，從而使得散射的X射線的強度增強或減弱。由于大量粒子散射波的疊加，互相干涉而產生最大強度的光束稱為X射線的衍射線。
滿足衍射條件，可應用布拉格公式：2dsinθ=nλ
應用已知波長的X射線來測量θ角，從而計算出晶面間距d，這是用于X射線結構分析；另一個是應用已知d的晶體來測量θ角，從而計算出特征X射線的波長，進而可在已有資料查出試樣中所含的元素。
另一種能量色散EDS的熒光法常與掃描電鏡聯用
EDS是半定量分析，誤差一般在5%~10%左右，是自動判斷出元素后需要根據樣品，人為的添加或去除某些不可能存在的元素，如果元素一點都沒有顯示也是0，這個還是具有一點的參考值，EDS是利用電子激發原子內層電子產生空位，更高原子能級電子躍遷產生特征X射線，從而進行元素分析。特征X射線的強度與很多因素有關，比如表面含量、電離截面、X射線產率等，特征X射線的產生與俄歇電子的產生是競爭關系，與元素的原子序數有關，隨著原子序數的減少，俄歇電子的產率增加，而特征X射線的產率降低，當原子序數=19（即K元素）時，俄歇電子的產率是90%，相應的特征X射線的產率=10%，因此，EDS適用于對于檢測原子序數較大的元素比較準確，而在原子序數較小的元素的檢測對儀器、操作條件以及樣品等的要求就很高。