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。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。產生一個空穴對的最低平均能量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。
波譜儀是利用波譜法對物質的成分和結構進行分析的儀器，包括X射線波譜儀，核磁共振波譜儀等。
能譜儀具有分析速度快，靈敏度高，譜線重復性好的有點；也具有能量分辨率低、峰背比低，要求嚴格的缺點。
波譜儀的優點是波長分辨率高，但由于結構特點，波譜儀想要有足夠的色散率，其聚焦圓的半徑就要足夠大，而這會導致X射線光量子的收集率降低。