Todas estas interacciones dan origen al espectro de rayos x que debe procesarse para obtener información relevante al momento de procurar caracterizar el material irradiado. Este espectro consiste de una sucesión de líneas características y picos de dispersión elástica y Compton montados sobre un espectro continuo, originado en la dispersión del espectro continuo del tubo de rayos x, y en dispersiones inelásticas acumuladas asociadas con los picos característicos incidentes.
Estos espectros se registran mediante sistemas de detección dispersivos en energías (EDS) o dispersivos en longitudes de onda (WDS). Los primeros se construyen con materiales semiconductores, de modo que la radiación detectada excita electrones de valencia hacia la capa de conducción, y un voltaje aplicado colecta las cargas en sendos electrodos, las que son proporcionales a las energías depositadas por la radiación registrada. En estos sistemas se adquiere el espectro completo simultáneamente, y a través una cadena electrónica se amplifica la señal eléctrica registrada para luego procesarla mediante un analizador multicanal.
En los sistemas WDS el análisis se efectúa mediante un cristal analizador basado en la ley de Bragg, es decir asociando cada ángulo de difracción a una interferencia constructiva según la longitud de onda de la radiación detectada y su relación con el espaciamiento interplanar del cristal. El registro de los cuantos adquiridos se lleva a cabo con un contador proporcional sincronizado al movimiento del cristal (goniómetro), logrando así discriminar las interferencias con órdenes de reflexión superiores. Si bien el tiempo muerto puede influir en ambos sistemas de detección, en este último caso se vuelve crítico ya que para un mismo pico los defectos en el conteo pueden distorsionar su forma.
Hay diferentes ventajas de un sistema frente al otro que influyen en el momento de decidir cuál utilizar. Brevemente, diremos aquí que los sistemas dispersivos en energías ofrecen la alternativa de adquirir un espectro más rápidamente, aunque la cadena electrónica asociada a ellos introduce una importante incertidumbre en las energías detectadas. Por ejemplo, el FWHM para un pico es típicamente de 150eV en un EDS, mientras que en un WDS es diez veces menor. Por otro lado, la precisión de los cristales utilizados, el goniómetro y su sincronización con el contador proporcional hacen que el precio de los WDS sea casi 10 veces mayor que el de los EDS.
El porcentaje de fotones efectivamente registrados por un detector en su volumen activo se denomina eficiencia y depende de la energía de la radiación que llega al mismo. Para energías muy pequeñas, la atenuación en las ventanas que sellan los distintos recintos, así como en algunos soportes o recubrimientos conductores, es muy importante y la eficiencia es muy baja. Lo mismo ocurre cuando las energías registradas son muy altas, ya que la probabilidad de escapar del volumen activo es muy elevada.