手持式光谱仪应用领域以及运作原理首先说明之前，火花直读光谱仪，这里先提到一个XRF光谱分析技术，XRF:X射线荧光光谱分析人们通常把X射线照射在物质上而产生的次级X射线叫X射线荧光，而把用来照射的X射线叫原级X射线，所以X射线荧光仍是X射线，而手持式光谱仪正是基于XRF光谱分析技术而扩展生产的光谱分析仪器，
当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子从而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的状态，当较外层的电子跃迁到空穴时，产生一次光电子，击出的光子可能再次被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子，发生俄歇效应，全谱直读光谱仪，亦称次级光电效应或无辐射效应。所逐出的次级光电子称为俄歇电子。
当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不被原子内吸收，而是以光子形式放出，便产生X射线荧光，其能量等于两能级之间的能量差。因此，射线荧光的能量或波长是特征性的，与元素有一一对应的关系。
直读光谱仪的信号采集与处理方法一种新型直读光谱仪的信号的收集和处理方法，更加适合用在直读光谱仪周期火花光源的特性中。要根据直读光谱仪的分光光路结构组成，以便来确定待测光各个时间发生波段反应对应的分光光路所处的空间位置，有利于放置与各个光路波段相对应的光探测模块。
对光探测模块输出的电信号进行倒相处理后送入锁相放大器的信号通道进行带通滤波和放大，减少杂散噪声；将与待测信号频率相同的周期信号送入参考通道，直读光谱仪，调节其相位与待测信号相同；对信号通道与参考信道的输出信号进行互相关运算，***与参考信号不相关的噪声；提取相关器输出的低频成分，得到待测信号的幅值和相位信息。
这个方式可缩小光学系统的体积，减少探测器投入，探测灵敏度高，噪声低，可提高直读光谱仪的分辨率。
X荧光光谱仪（XRF）由激发源（X射线管）和探测系统构成。X荧光光谱仪能将探测系统所收集到的信息转换成样品中各种元素的种类及含量。
手持式X荧光光谱仪用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。
不同元素的荧光x射线具有各自的特定波长或能量，因此根据荧光x射线的波长或能量可以确定元素的组成。如果是波长色散型光谱仪，对于一定晶面间距的晶体，由检测器转动的2e角可以求出x射线的波长入，从而确定元素成份。
对于能量色散型光谱仪，直读光谱仪，可以由通道来判别能量，从而确定是何种元素及成份。但是如果元素含量过低或存在元素间的谱线干扰时，仍需人工鉴别。首先识别出管靶材的特征x射线和强峰的伴随线，然后根据能量标注剩余谱线。在分析未知谱线时，要同时考虑到样品的来源、性质等元素，以便综合判断。
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