能譜儀是用來對材料微區成分元素種類與含量分析，配合掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡的使用。

　　各種元素具有自己的X射線特征波長，特征波長的大小則取決于能級躍遷過程中釋放出的特征能量△E，能譜儀就是利用不同元素X射線光子特征能量不同這一特點來進行成分分析的。

　　一般為Si(Li)鋰硅半導體探頭,探測面積為幾平方毫米，當X射線光子進入檢測器后，在Si（Li）晶體內激發出一定數目的電子空穴對。產生一個空穴對的平均能量ε是一定的（在低溫下平均為3.8ev），而由一個X射線光子造成的空穴對的數目為N=△E/ε，因此，入射X射線光子的能量越高，N就越大。利用加在晶體兩端的偏壓收集電子空穴對，經過前置放大器轉換成電流脈沖，電流脈沖的高度取決于N的大小。電流脈沖經過主放大器轉換成電壓脈沖進入多道脈沖高度分析器，脈沖高度分析器按高度把脈沖分類進行計數，這樣就可以描出一張X射線按能量大小分布的圖譜。

　　伽瑪能譜儀本身由探頭、電子線路和數據處理系統組成，本身不會對人體造成任何放射性危害。

　　這套設備又是分析放射性核素及其含量的，所以工作人員要接觸放射性樣品，包括刻度用的標準放射源，要測量的樣品，如果便攜式的包括去測量環境中放射性核素。

　　但是，手持Gamma伽馬能譜儀要測量的放射源和樣品或者環境，必須是很底的，否則就會飽和，所以通常待測樣品、刻度放射源的放射性通常是環境級別的(或者稍高)，一般不需要特別防護，不會對人體造成危害。很多時候就是測量分析土壤、巖石等樣品的核素。