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。

 

　　當X射線光子進入檢測器后，在Si（Li）晶體內激發出一定數目的電子空穴對。產生一個空穴對的平均能量ε是一定的（在低溫下平均為3.8ev），而由一個X射線光子造成的空穴對的數目為N＝△E/ε，因此，入射X射線光子的能量越高，N就越大。

 

　　利用加在晶體兩端的偏壓收集電子空穴對，經過前置放大器轉換成電流脈沖，電流脈沖的高度取決于N的大小。電流脈沖經過主放大器轉換成電壓脈沖進入多道脈沖高度分析器，脈沖高度分析器按高度把脈沖分類進行計數，這樣就可以描出一張X射線按能量大小分布的圖譜。

 

　　而波譜儀是利用波譜法對物質的成分和結構進行分析的儀器，包括X射線波譜儀，核磁共振波譜儀等。波譜儀的優點是波長分辨率高，但由于結構特點，波譜儀想要有足夠的色散率，其聚焦圓的半徑就要足夠大，而這會導致X射線光量子的收集率降低。