能量色散X射線熒光光譜儀由X射線光管、樣品室、準(zhǔn)直器、探測器及技術(shù)電路和計(jì)算機(jī)組成。此外，亦可在樣品前加一單色器，達(dá)到降低背景的目的，以改善色散X射線熒光光譜儀的檢出限。它與波長色散X射線熒光光譜儀的顯著不同是分光晶體，而是直接用能量探測器來分辨特征譜線，達(dá)到定性和定量分析的目的。

如圖：

 當(dāng)樣品中待測元素的特征射線進(jìn)入能量探測器時(shí)，既會產(chǎn)生電子孔穴對，其數(shù)量正比于入射光子的能量，經(jīng)過前置放大器，產(chǎn)生典雅脈沖。由于前方產(chǎn)生的信號幅度小，信噪比低，需要慢脈沖成型放大器將其放大，并采用濾波器壓制極低和極高的高頻信號，改善信噪比，提高分辨率。

 在能量探測過程中，多道分析器起著模數(shù)轉(zhuǎn)換的重要作用。多道分析器的作用是測量每一放大器的脈沖輸出高度，按積分方式對脈高分類計(jì)數(shù)，完成模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，形成脈沖高度光譜。在多道分析器中，首先利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器甄別脈沖信號的高度（能量），并按其能量分類以一定能量間隔作為X軸（道），統(tǒng)計(jì)在該能量間隔內(nèi)的脈沖數(shù)，得到相應(yīng)能量的技術(shù)，并作為Y軸。從而獲得我們熟知的每道能量間隔的光子計(jì)數(shù)。

 由于放大器和多道分析器均需要一定的時(shí)間進(jìn)行信息的處理和系統(tǒng)的重置與恢復(fù)，在此期間無法接受新的脈沖信號，故會產(chǎn)生系統(tǒng)死時(shí)間。當(dāng)計(jì)數(shù)率高的時(shí)候，兩個(gè)X射線光子在放大器輸出脈沖寬度內(nèi)同時(shí)達(dá)到探測器的機(jī)率很高，這時(shí)會出現(xiàn)脈沖堆積，兩個(gè)脈沖不能被分辨，脈沖發(fā)生畸變。故在多道分析器中，通常都會配置死時(shí)間校正和抗脈沖堆積電路來克服這兩個(gè)問題。

 此外，在能量色散XRF光譜儀中采用充He氣條件時(shí)，應(yīng)小心，因?yàn)镠e可能穿透過較薄的探測器Be窗，損害探測器的低溫真空系統(tǒng)。