手持光谱分析仪的主要原理是X射线荧光（XRF）。仪器发射X射线激发样品原子，原子释放特征荧光，通过探测器捕获并分析光谱，确定元素类型和含量。这种方法无损且快速。
另一种常见原理是激光诱导击穿光谱（LIBS）。激光脉冲击穿样品表面产生等离子体，等离子体发射的光谱被分析以识别元素。LIBS适用于非接触检测，尤其在电子电工材料的表面分析中。
仪器内部包括光源、探测器和处理器。光源产生激发能量，探测器如硅漂移探测器（SDD）捕获信号，处理器通过算法计算结果。分辨率取决于探测器的灵敏度。
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在电子电工应用中，这些原理确保了高精度。