能量色散X射線熒光光譜儀由X射線光管、樣品室、準直器、探測器及技術電路和計算機組成。也可以在樣品前加一單色器，用來降低背景，，以改善色散X射線熒光光譜儀的檢出限。

  它與波長色散X射線熒光光譜儀顯著的區(qū)別是分光晶體，直接用能量探測器來分辨特征譜線，達到定性和定量分析的目的。

  當樣品中待測元素的特征射線進入能量探測器時，除了會產(chǎn)生電子孔穴對外，其數(shù)量還會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。前方產(chǎn)生的信號幅度小，信噪比低，所以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*的高頻信號，改善信噪比，提高分辨率。

  在能量探測過程中，多道分析器進行著模數(shù)轉換。多道分析器通過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數(shù)，完成模擬信號向數(shù)字信號的轉換，形成脈沖高度光譜。在多道分析器中，首先利用模數(shù)轉換器甄別脈沖。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)計在該能量間隔內的脈沖數(shù)，得到相應能量的技術，并作為Y軸。從而獲得我們熟知的每道能量間隔的光子計數(shù)。

  放大器和多道分析器均需要一定的時間進行信息的處理和系統(tǒng)的重置與恢復，在此期間因為無法接受新的脈沖信號，所以會產(chǎn)生系統(tǒng)死時間。當計數(shù)率高的時候，兩個X射線光子在放大器輸出脈沖寬度內同時達到探測器的機率很高，這時會出現(xiàn)脈沖堆積，兩個脈沖不能被分辨，脈沖發(fā)生畸變。所以在多道分析器中，通常都會配置死時間校正和抗脈沖堆積電路來克服這兩個問題。

  此外，在能量色散XRF光譜儀中采用充He氣條件時，應謹慎小心。因為He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)。