手持光譜儀是一種基于XRF光譜分析技術的光譜分析儀器，當能量高于原子內層電子結合能的高能X射線與原子發生碰撞時，驅逐一個內層電子從而出現一個空穴，使整個原子體系處于不穩定的狀態，當較外層的電子躍遷到空穴時，產生一次光電子，擊出的光子可能再次被吸收而逐出較外層的另一個次級光電子，發生俄歇效應，亦稱次級光電效應或無輻射效應。所逐出的次級光電子稱為俄歇電子。當較外層的電子躍入內層空穴所釋放的能量不被原子內吸收，而是以光子形式放出，便產生X 射線熒光，其能量等于兩能級之間的能量差。因此，射線熒光的能量或波長是特征性的，與元素有一一對應的關系。
由定律可知，只要測出熒光X射線的波長，就可以知道元素的種類，這就是熒光X射線定性分析的基礎。此外，熒光X射線的強度與相應元素的含量有一定的關系，據此，可以進行元素定量分析。X射線探測器將樣品元素的X射線的特征譜線的光信號轉換成易于測量的電信號來得到待測元素的特征信息。
手持光譜儀是通過光學分析進行材料檢測儀器，具有分析速度快、準確、檢測下限低等特點，可以對C、P、S、N等非金屬元素的檢測。因此在各種材料檢測領域中具有重要的作用。
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