手持X射線熒光光譜儀按照不同的應用領域可分為：有害元素分析儀，合分析儀、土壤分析儀、貴金屬分析儀和礦石分析儀等一系列型，其中手持式能量色散礦石分析儀已廣泛應用于各類地質礦樣多元素檢測和分析、礦渣精煉分析及考古研究中。檢測樣品包括從硫至鈾的所有自然礦石、礦渣、巖石、泥土、泥漿等，形態為固體、液體、粉末等。
手持式光譜儀的應用非常廣泛，涉及：電力、石化、考古、金屬加工、壓力容器、廢舊物資回收、航空航天、地質勘探、礦山測繪、開采、礦石分選、礦產貿易、金屬冶煉、環境監測、土壤監測、玩具、服裝、鞋帽、電子產品等眾多領域。便宜、的手持式拉曼光譜儀正在迅速成為原料藥采購質量控制的有力工具。拉曼光譜儀是未知化合物的有力工具，例如檢測高純度化學品、成分驗證和高分子材料的表征。拉曼光譜儀器大受歡迎主要是由于現代儀器所配備的智能決策軟件和譜圖庫，使得它成為理想的分子指紋圖譜分析技術。不同于傳統的分子光譜技術，拉曼光譜儀可用于生產環境或現場應用，因為它能產生尖銳、特異的譜峰，幾乎不需要樣品前處理或直接與樣品接觸。此外，它還具有特的能力，可以通過透明的包裝材料，如玻璃或塑料，直接測試樣品，并對光譜信息沒有任何干擾。手持式光譜儀正在成為原料藥采購中質量控制的有力分析工具。其被廣泛接受的原因是，它用于倉庫化學品的識別，比傳統的實驗室分析技術更具成本效益。

合金材料分析 目前在合金材料檢測領域，它主要用于、航天、鋼鐵、石化、電力、制藥等領域金屬材料中元素成份的現場測定，是伴隨世界經濟崛起的工業和制造領域的成份鑒定工具。 重金屬檢測 除了傳統的合金材料檢測，貴金屬，RoHs合規篩查，礦石分析，手持式XRF儀器同樣在地質勘探和環境評估中發揮著重要的作用，通過分析土壤中的重金屬元素，可以知道整個區域的礦產分布和污染分布。 其他領域 XRF技術還可以用于一些新的領域，比如風電和汽車領域，通過對油品中金屬元素含量進行檢測，可以間接反映軸承的磨損情況。還有許多新的XRF應用領域正在被開發出來，使得XRF技術在各個行業領域得到了廣泛的應用。比如工廠的生產制造環節的焊接質量控制，也會用到XRF合金分析儀。

手持式光譜儀是一種基于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Moseley定律可知，只要測出熒光X射線的波長,可以知道元素的種類,這是熒光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息。

對于金屬制造行業來說 ,質量控制和非常重要。材料檢驗是確保金屬制品使用合格材質的關鍵。如 果使用不合格的金屬合金,會引起災難性事故,給企業 帶來巨大的經濟損失。手持合金成分分析儀是檢測金屬材料是否合格的關鍵性手段。有了手持式合金分析儀，質量控制以及檢測人員可以 在無損的條件下,每天地檢測上千個金屬合金樣 品。即使是普通工作人員也有把握地將大量的 樣 品 測 出 完 整 而 準確 的 結 果 。測試時間是1~2秒,無需制備樣品,從金屬細絲到成品焊點,螺釘, 金屬板 ——所有這些樣品都可以被手持分析儀檢測。
手持式光譜儀系統誤差的來源有： (1)標樣和試樣中的含量和化學組成不相同時，可能引起基體線和分析線的強度改變，從而引入誤差。 (2)標樣和試樣的物理性能不相同時，激發的特征譜線會有差別從而產生系統誤差。 (3)澆注狀態的鋼樣與經過退火、淬火、回火、熱軋、鍛壓狀態的鋼樣金屬組織結構不相同時，測出的數據會有所差別。 (4)未知元素譜線的重疊干擾。如熔煉過程中加入脫氧劑、除硫磷劑時，混入未知合金元素而引入系統誤差。 (5)要系統誤差，必須嚴格按照標準樣品制備規定要求。為了檢查系統誤差，需要采用化學分析方法分析多次校對結果。