XRF分析儀主要由激發源(X射線管)和探測系統構成。其原理就是：X射線管通過產生入射X射線(一次X射線)，來激發被測樣品。受激發的樣品中的每一種元素會放射出二次X射線(又叫X熒光)，并且不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性。XRF分析儀一般有以下三點分析模式：
1、點分析
將電子探針固定在試樣感興趣的點上，進行定性或定量分析。該方法用于顯微結構的成份分析，例如，對材料晶界、夾雜、析出相、沉淀物、奇異相及非化學計量材料的組成等分析。
2、線分析
電子束沿一條分析線進行掃描(或試樣掃描)時，能獲得元素含量變化的線分布曲線。如果和試樣形貌像(二次電子像或背散射電子像)對照分析,能直觀地獲得元素在不同相或區域內的分布。沿感興趣的線逐點測量成分，也可以劃出該線的成分變化曲線。
3、面分析
將電子束在試樣表面掃描時，元素在試樣表面的分布能在CRT上以亮度分布顯示出來（定性分析)，亮度越亮，說明元素含量越高。研究材料中雜質、相的分布和元素偏析常用此方法。面分布常常與形貌像對照分析。
點、線、面分析方法用途不同，檢測靈敏度也不同，定點分析靈敏度zui高，面掃描分析靈敏度zui低。