水下能譜儀采用單色光源（如X射線、紫外光）或電子束去照射樣品，使樣品中電子受到激發而發射出來，然后測量這些電子的產額（強度）對其能量的分布，從中獲得有關信息。

 

　　水下能譜儀可提供物質表面幾個原子層的元素定性、定量信息和化學狀態信息，可對非均相覆蓋層進行深度分布分析，了解元素隨深度分布的情況，也可對元素及其化學態進行成像，給出不同化學態的不同元素在表面的分布圖像等。

 

　　除氫和氦元素之外，可以分析所有其他元素，能直接測定來自樣品的單個能級發射的光電子能量分布，直接得到電子能級結構的信息。從能量范圍來看，電子能譜提供的信息可視為“原子指紋”，能測定原子價層電子和內層電子軌道，提供有關化學鍵方面的信息。而相鄰元素的同種能級的譜線相隔甚遠，相互干擾少，元素定性分析的標識性強。

 

　　電子能譜分析是一種無損傷分析，電子能譜分析是一種高靈敏度超微量表面分析技術。分析所需試樣量約10－8g即可，靈敏度可達10－18，樣品分析深度為2nm。

 

　　能譜具有操作簡單、分析速度快以及結果直觀等特點，重要的是其價格相比于高大上的電鏡來說更為低廉，因此能譜也成為了目前電鏡的標配。但很多時候并沒有相應標樣，也就用數據庫里的標樣數據直接用來定量，稱為無標樣定量。

 

　　雖然無標樣定量分析方法現在無國家標準，但在不平試樣、粉體試樣及要求不高的一般分析研究中，應用還比較廣泛，現在正在考慮制定EDS無標樣定量分析方法國家標準。