水下能譜儀是一種分析物質元素的儀器，常與掃描電鏡或者透射電鏡聯用，在真空室下用電子束轟擊樣品表面，激發物質發射出特征x射線，根據特征x射線的波長，定性與半定量分析元素周期表中B－U的元素，EDS可提供樣品表面之微區定性或半定量之成份元素分析，以及特定區域之point、linescan、mapping分析。
水下能譜儀能夠分析原子序數大于5的元素，波譜儀可以分析原子序數從4～92之間的所有元素；EDS的分析方式有點分析、線分析和面分析；點分析得到一點的所有元素；線分析每次對的一條線做一種元素分析，多次掃描得到所有元素的線分布；面分析對一個面內的所有元素分析，測得元素含量是測量面范圍的平均值。
EDS在測試輕元素（C、O、N等）時，由于這些元素的能量較低，有時很難檢測到，可以通過增加采集時間、降低加速電壓（元素臨界激發能2～3倍）并使用大孔徑光闌。
電子能譜儀一般由真空系統、激發源（X射線光源、UV光源、電子槍）、電子能量分析器、檢測器和數據系統，以及其他附件等構成。能量分析器用于在滿足一定能量分辨率，角分辨率和靈敏度的要求下，析出某能量范圍的電子，測量樣品表面出射的電子能量分布。
由于電子能譜檢測的電子流非常弱，現在一般采用電子倍增器來測量電子的數目。電子倍增器主要有單通道電子倍增器和多通道檢測器兩種類型。電子能譜分析涉及大量復雜的數據的采集、儲存、分析和處理，數據系統由在線實時計算機和相應軟件組成，它已成為現代電子能譜儀的一個基本部分。
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