水下能谱仪为扫描电镜附件，其原理为电子枪发射的高能电子由电子光学系统中的两级电磁透镜聚焦成很细的电子束来激发样品室中的样品，从而产生背散射电子，二次电子、俄歇电子、吸收电子、透射电子、X射线和阴极荧光等多种信息。

 

　　水下能谱仪由半导体探测器、前置放大器和多道脉冲分析器组成。它是利用X射线光子的能量来进行元素分析的。X射线光子有锂漂移硅Si（Li）探测器接收后给出电脉冲信号，该信号的幅度随X射线光子的能量不同而不同。

 

　　脉冲信号再经放大器放大整形后，送入多道脉冲高度分析器，然后根据X射线光子的能量和强度区分样品的种类和高度。

 

　　若X射线光子由Si（Li）探测器接收后给出电脉冲讯号，由于X射线光子能量不同（对某一元素能量为一不变量）经过放大整形后送人多道脉冲分析器，通过显象管就可以观察按照特征X射线能量展开的图谱。

 

　　一定能量上的图谱表示一定元素，图谱上峰的高低反映样品中元素的含量（量子的数目）这就是X射线能谱仪的基本原理。

 

　　在许多材料的研究与应用中，需要用到一些特殊的仪器来对各种材料从成分和结构等方面进行分析研究。其中，X射线能谱仪（XPS）就是常用仪器。能快速、同时对除H和He以外的所有元素进行元素定性、定量分析，几分钟内就可完成；可以直接测定来自样品单个能级光电发射电子的能量分布，且直接得到电子能级结构的信息。

 

　　能谱所需探针电流小，是一种无损分析。对电子束照射后易损伤的试样，例如生物试样、快离子试样、玻璃等损伤小。是一种高灵敏超微量表面分析技术。分析所需试样约8－10g即可，灵敏度高达10－18g，样品分析深度约2nm。