某些物质的分子或者原子在辐射能的作用下跃迁到激发态，大多数分子或原子与其它粒子互相碰撞，把激发能转变为热能散发掉；其余的分子或者原子以光形式发射出这部分能量而回到基态。由此产生的光谱称为荧光光谱。荧光光谱实质是一种发射光谱，其中由原子产生的称为原子荧光光谱，有分子产生的称为分子荧光光谱。

根据原子或分子的特征荧光光谱来研究物质的结构或测定物质的化学成分的方法，称为荧光光谱分析。分子荧光光谱通常用紫外光激发，他的波长与分子的共振能级有关；原子荧光光谱则要用高强度辐射光源激发，他的波长与原子或分子的内层电子的级能有关，都落在X射线光谱区。用聚焦的电子束来激发试样表面微区的特征X射线荧光的分析方法，是X射线光谱分析的一种专门技术，称为电子探针微区分析。它与激光探针微区分析相互配合，称为物质微区分析的良好手段。