X射线荧光光谱仪常用的探测器有流气正比计数器和闪烁计数器，流气正比计数器用于轻元素检测，闪烁计数器用于重元素检测。
流气正比计数器由金属圆筒（阴极）、金属丝（阳极）、窗口及探测气体（惰性气体）构成。阳极都制成均匀光滑的细丝线，一般由钨、钼、铂、金等稳定的金属丝制成。
流气正比计数器中一般选用Ne、Ar、Kr、Xe作为探测气体，并加入一定量的有机气体，如甲烷、乙烷、丙烷，防止正离子移向阴极时，从阴极上逐出电荷而引起二次放电——使之淬灭。例如，广泛使用的P10气体就是由90%的Ar和10%的甲烷混合而成的气体。而甲烷气体是用来抑制放电，起稳定放电过程和阻止持续放电（称为淬灭气体）的作用。
闪烁计数器由闪烁体、光导、光电倍增器和附属电路组成，X射线光子通过铍窗进入闪烁体，其部分能量使闪烁体发光，即将X射线光子的能量变成便于探测的光信号。光导的主要功能是使闪烁体发射的可测光子打到光电倍增管的光阴极上，而光电倍增管是将光信号转变成电信号的器件。
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