X射线通过物质与原子的轨道电子相互作用产生光电效应，相干散射和非相干散射，使X射线强度随物质层的厚度增加而逐渐减弱。对于单能量X射线来讲，通过均匀物质层时X射线强度随吸收物质的厚度增加按指数规律衰减：
核辐射场与放射性勘查
式中：d为吸收物质层的厚度，以cm为单位；μ为吸收系数，表示X射线通过1 cm厚度物质被吸收的几率，单位为cm-1；I为X射线经过d厚度物质层后剩余的X射线计数率。
X射线通过物质层，其强度衰减为入射X射线计数率一半时的物质层厚度叫半吸收厚度。即I=I0/2时，由（10-1-19）式可得半吸收厚度为
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表10-1-2为几种能量的X射线在若干物质中的半吸收厚度。
表10-1-2 半吸收厚度值
公式（10-1-19）也可以改写成
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式中：ρ为吸收物质的密度，g·cm-3；μm=μ／ρ叫质量吸收系数，cm2·g-1；dm=ρ·d叫面密度，g·cm-2。
在X射线吸收系数中，还常用到原子吸收系数（μa），它表示单位面积上每个原子对光子的吸收几率，也叫原子吸收截面，具有面积量纲。
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式中：N=为单位体积吸收物质中的原子数，其中A为相对原子质量，N0 为阿伏加德罗常数（N0 =6.023×1023 ）。
X射线在物质中衰减是由吸收和散射两部分组成的。所以，总吸收系数等于光电吸收系数，相干散射（σcoh）和非相干（σin）散射系数之和：
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或者：
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多元素组成的混合物，化合物或混合溶液的总有效质量吸收系数，可用下列方法求得：
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式中：CA、CB、CC…分别为混合物中A、B、C…各元素的质量浓度；（μ/ρ）A、（μ/ρ）B、（μ/ρ）C…分别为A、B、C等各元素的质量吸收系数；Ci和（μ/ρ）i分别为第i元素的质量浓度和质量吸收系数。
如果在单一成分脉石中只有一个质量浓度为CA的待分析元素A，则有（10-1-22）式的一个特殊形式，总质量吸收系数为
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以上讨论的只是对单能X射线才是正确的。如果入射到混合物上的是多能量X射线，实验证明，可以对多能量X射线求取一个有效能量（波长λP）。于是，在计算质量吸收系数时，可以当作单能进行处理。
实验证明，每个元素的质量吸收系数为X射线光子能量（或波长）的函数，其图形称为X射线吸收谱，如铅（Z=82）、锡（Z=50）、铜（Z=29）和硅（Z=14）的吸收谱示于图10-1-9。在图中同时给出了光电吸收截面（τm）。相干散射截面（σcoh）和非相干散射截面（σin）曲线。三者之和为X射线的吸收光谱。但是，在图中清楚地表明，总的吸收曲线和光电吸收曲线几乎是一致的，只是在比较高能量时才明显地分开。
吸收曲线（图10-1-9）的另一个特点是在 K、LⅠ、LⅡ、LⅢ和 MⅠ、MⅡ、MⅢ、MⅣ、MⅤ处出现吸收截面的跃变，称为吸收限或临界能量（临界波长）。它表示逐出原子某壳层电子所需的最小能量，即等于公式（10-1-3）所示的电子结合能。因此，每个原子壳层有一个K层吸收限（Kab）；三个L层吸收限（LⅠab，LⅡab，LⅢab），五个M层吸收限（MⅠab、MⅡab、…Mvab）等。在这些吸收限跃变中最突出的跃变差大的是Kab，即近核的K层临界吸收能量最大，依次向外是EKab ＞ELab ＞EMab ＞……例如，铅的EKab =88.00 keV；ELⅢab =13.04 keV；EMⅤab =2.484 keV。
图10-1-9 质量吸收系数与X射线能量关系
吸收限跃变两侧吸收系数之比称为吸收跃变比。因为研究的是每个原子的吸收限跃变，所以吸收系数用原子吸收系数表示：
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式中：Nd=ρ·N0/A（N0为阿伏加德罗常数，ρ为密度，A为相对原子质量）。
原子吸收限跃变比：
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式中：为吸收限高能边的原子吸收系数；为吸收限低能边的原子吸收系数。1）吸收跃变比与原子序数有关，随Z增大，跃变比γi逐渐减小。对于Kx射线：造岩元素Si（Z=14）的γK=11.89；Ca（Z=20）的γK=9.11；而Sn（Z=50）的γK=6.47，Au（Z=79）的γK=4.92。
2）原子的K壳层电子吸收截面和整个原子吸收截面之比等于（1-1/γK）。根据计算该值在80%～92%，即激发光子能量大于元素K吸收限能量时，则K电子的吸收截面占整个原子吸收截面的80%～92%，说明产生Kx射线的几率最大。
3）在多成分样品中某一元素的吸收限（K，L）处高低吸收系数差值与元素含量成正比。