便攜式XRF儀器為能量型X射線熒光光譜儀，是元素分析應用的兩種通用型 X 射線熒光儀器之一，與波長型XRF不同的是，便攜式XRF儀器通過特征X射線的能量來分析組成物質的元素種類及含量。

元素是一類原子的總稱，原子有原子核和電子組成，電子離原子核越近,受到的束縛作用越強,能級越低。越往外層,電子受到的束縛越弱,能級越高，外層電子進入內層軌道填補空位,多余的能量以輻射的形式釋放,這種輻射光即特征X射線，具有特定的能量。

便攜式X射線熒光（XRF）儀器檢測樣品時，儀器向樣品發射高能X射線，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,內層電子因外力被撞出，內層電子運行軌道上出現空位,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內層空位時,產生一次光電子，擊出的光子可能再次被吸收而擊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位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Moseley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。因此便攜式XRF儀器主要用于分析樣品的元素種類及含量，通常由X射線管，探測器及信號處理系統組成。