X射線光譜儀除光電吸收外，入射光子還可與原子碰撞，在各個方向上發生散射。x射線與物質的散射是由于x射線光譜儀與電子的相互作用而產生。散射作用分為兩種，即相干散射和非相干散射。如果被散射光子能量與入射光子能量相同，則稱為相干散射或彈性散射，相干散射又稱為瑞利散射，沒有能量損失。如果出現能量變化或損失，則為非相千散射，也稱為康普頓散射。相干散射與光干涉現象相互作用的結果可產生x射線光譜儀衍射。x射線光譜儀衍射圖與晶格排列等密切相關，可被用于研究物質結構。入射x射線光子與靶元素的內層電子碰撞，如果光子能量保持不變而只是改變了出射方向，這時的散射作用為相千散射，從能譜圖上看，相干散射峰對應于入射光子能量，相干散射由于受物質表面形狀等影響較小，常被用來進行形態校正，以在一定程度上補償形態、粒度等變化對分析結果的影響。