能譜儀(EDS)的工作原理是基於X射線能量譜和材料元素能級信號之間的相互關係。
當高能電子束轟擊樣品表面時，樣品中的原子會吸收這部分能量，進而激發出特徵X射線。不同元素的原子結構不同，因此它們產生的特徵X射線具有特定的能量。EDS通過使用高靈敏度的X射線探測器來檢測這些特徵X射線的能量，從而確定樣品中存在的元素。
當特徵X射線進入檢測器時，會在Si(Li)晶體內激發出一定數目的電子空穴對，這些電子空穴對的數量與X射線的能量成正比。通過收集這些電子空穴對，並轉換成電流脈衝和電壓脈衝，最終得到一個按能量大小分布的X射線圖譜，這個圖譜可以用來確定樣品中元素的種類和含量。
此外，EDS系統還可以進行元素分布的分析，如面分析、線分析和點分析，以提供更詳細的元素分布信息。EDS技術與掃描電子顯微鏡或透射電子顯微鏡的結合使用，可以實現對材料微區成分的定性和定量分析。