手持式荧光光谱仪是X射线荧光光谱仪的缩写，它是这样一个过程，电子从原子轨道的位置移动，释放大量的能量，这是一个特定的元素特征。释放的能量被XRF探测器捕捉到，仪器一一按元素进行能量分类。下面详细分解一下过程：
 

1、一束带有足够能量的X射线打在样品表面原子壳内层的电子上，这个X射线束是由手持式荧光光谱仪内的X射线管产生的，这个X射线束从手持式荧光光谱仪前底端射出

2、X射线束打在样品表面的原子壳上，电子被激发后从原子壳内层轨道发生位移，这种位移的发生是由于从分析仪发出的X-射线束与在适当的轨道保持电子结合能发出的能量差；当X射线束的能量高于电子结合能就会发生位移。在原子中，电子以特定的能量固定在特定的位置，这就决定了它们的轨道。此外，一个原子轨道壳之间的间距是每个元素的原子的独特之处，所以，原子钾（K）与金（Au），或银（Ag）相比具有不同的电子层之间的距离。

3、当电子撞出轨道，他们留下的空位，使原子不稳定。原子必须立即被填充来纠正这个不稳定，这些空位可以由更高的轨道上的电子移动到一个较低的轨道。例如，如果一个电子转移从原子内层（最接近核），从下壳体的一个电子可以向下移动，以填补空缺。这就是荧光。

4、离原子核越远的电子，逃逸的能量越高。因此，当电子从较高电子层到靠近原子核的电子层时，要损失一些能量。损失的能量数与两个电子层间的能量差相等，由两个电子层的距离决定。对每个元素来说，两个轨道间的距离是唯一的，如上所述。

5、根据能量损失可以识别这个元素，对每种元素而言，在X荧光过程中能量损失数是唯一的。样品中检测到个别荧光能量是特定的，为了确定每个存在元素的数量，个别能量出现的比例可以通过仪器计算出来，或用其它软件。

利用这个过程，使用手持式XRF荧光光谱仪可在几秒钟完成。测量实际所需的时间取决于样品的性质和含量水平。高比例的需要几秒，而百万级水平的可能要花费几分钟。