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物質受到短波長X射線照射而二次產生的X射線稱為熒光X射線。正如太陽光包含各種波長的光一樣，X射線熒光包含各種波長的X射線，但在波長和強度光譜中存在許多尖銳的峰值。這些是材料中元素發射的特征 X 射線的峰值。
當原子的電子殼層受到高能（短波長）X射線照射時，內層電子被彈出并移動到外殼層，形成不穩定狀態。為了解決這種情況，電子從外部移動到空的內殼中，波長與兩個殼層之間的能量差相對應的X射線就成為特征X射線。
通過每種特征X射線的du特波長可以識別元素，并可以根據其強度確定元素的含量。
