根據元素的原子模型，原子核外電子在不同層之間發生躍遷時會釋放出能量，這份能量以光電子的形式可以被捕捉到。而不同元素的核外電子躍遷時釋放的能量是不同的，每個元素有自己的特征能量值。根據XRD XRF探測到的數值，可以進行分析，得出樣品中各種元素的種類。里面應用到的物理原理，有玻爾原子模型，以及布拉格衍射定律nλ=2dsinθ。在公式中，n為自然數，一般取1，λ為元素特征譜線波長，d為樣品（或分光晶體）晶格間距，θ為測量角。
