能谱仪是用来对材料微区成分元素种类与含量分析，配合扫描电子显微镜与透射电子显微镜的使用。

　　各种元素具有自己的X射线特征波长，特征波长的大小则取决于能级跃迁过程中释放出的特征能量△E，能谱仪就是利用不同元素X射线光子特征能量不同这一特点来进行成分分析的。

　　一般为Si(Li)锂硅半导体探头,探测面积为几平方毫米，当X射线光子进入检测器后，在Si（Li）晶体内激发出一定数目的电子空穴对。产生一个空穴对的平均能量ε是一定的（在低温下平均为3.8ev），而由一个X射线光子造成的空穴对的数目为N=△E/ε，因此，入射X射线光子的能量越高，N就越大。利用加在晶体两端的偏压收集电子空穴对，经过前置放大器转换成电流脉冲，电流脉冲的高度取决于N的大小。电流脉冲经过主放大器转换成电压脉冲进入多道脉冲高度分析器，脉冲高度分析器按高度把脉冲分类进行计数，这样就可以描出一张X射线按能量大小分布的图谱。

　　伽玛能谱仪本身由探头、电子线路和数据处理系统组成，本身不会对人体造成任何放射性危害。

　　这套设备又是分析放射性核素及其含量的，所以工作人员要接触放射性样品，包括刻度用的标准放射源，要测量的样品，如果便携式的包括去测量环境中放射性核素。

　　但是，手持Gamma伽马能谱仪要测量的放射源和样品或者环境，必须是很底的，否则就会饱和，所以通常待测样品、刻度放射源的放射性通常是环境级别的(或者稍高)，一般不需要特别防护，不会对人体造成危害。很多时候就是测量分析土壤、岩石等样品的核素。