水下能谱仪采用单色光源（如X射线、紫外光）或电子束去照射样品，使样品中电子受到激发而发射出来，然后测量这些电子的产额（强度）对其能量的分布，从中获得有关信息。

 

　　水下能谱仪可提供物质表面几个原子层的元素定性、定量信息和化学状态信息，可对非均相覆盖层进行深度分布分析，了解元素随深度分布的情况，也可对元素及其化学态进行成像，给出不同化学态的不同元素在表面的分布图像等。

 

　　除氢和氦元素之外，可以分析所有其他元素，能直接测定来自样品的单个能级发射的光电子能量分布，直接得到电子能级结构的信息。从能量范围来看，电子能谱提供的信息可视为“原子指纹”，能测定原子价层电子和内层电子轨道，提供有关化学键方面的信息。而相邻元素的同种能级的谱线相隔甚远，相互干扰少，元素定性分析的标识性强。

 

　　电子能谱分析是一种无损伤分析，电子能谱分析是一种高灵敏度超微量表面分析技术。分析所需试样量约10－8g即可，灵敏度可达10－18，样品分析深度为2nm。

 

　　能谱具有操作简单、分析速度快以及结果直观等特点，重要的是其价格相比于高大上的电镜来说更为低廉，因此能谱也成为了目前电镜的标配。但很多时候并没有相应标样，也就用数据库里的标样数据直接用来定量，称为无标样定量。

 

　　虽然无标样定量分析方法现在无国家标准，但在不平试样、粉体试样及要求不高的一般分析研究中，应用还比较广泛，现在正在考虑制定EDS无标样定量分析方法国家标准。