主要包括X射线光电子能谱XPS和俄歇电子能谱法AES
（1）X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)
X射线光电子能谱(XPS )就是用X射线照射样品表面，使其原子或分子的电子受激而发射出来，测量这些光电子的能量分布，从而获得所需的信息。随着微电子技术的发展，XPS也在不断完善，目前，已开发出的小面积X射线光电子能谱，大大提高了XPS的空间分辨能力。通过对样品进行全扫描，在一次测定中即可检测出全部或大部分元素。因此，XPS已发展成为具有表面元素分析、化学态和能带结构分析以及微区化学态成像分析等功能强大的表面分析仪器。X射线光电子能谱的理论依据就是爱因斯坦的光电子发散公式。XPS作为研究材料表面和界面电子及原子结构的最重要手段之一，原则上可以测定元素周期表上除氢、氦以外的所有元素。其主要功能及应用有三方面:第一，可提供物质表面几个原子层的元素定性、定量信息和化学状态信息；第二，可对非均相覆盖层进行深度分布分析，了解元素随深度分布的情况；第三，可对元素及其化学态进行成像，给出不同化学态的不同元素在表面的分布图像等。
（2）俄歇电子能谱法（Auger electron spectroscopy，AES）
俄歇电子能谱法是用具有一定能量的电子束(或X射线)激发样品俄歇效应，通过检测俄歇电子的能量和强度，从而获得有关材料表面化学成分和结构的信息的方法。 利用受激原子俄歇跃迁退激过程发射的俄歇电子对试样微区的表面成分进行的定性定量分析。
俄歇能谱仪与低能电子衍射仪联用，可进行试样表面成分和晶体结构分析，因此被称为表面探针。
电镜-能谱分析方法：利用电镜的电子束与固体微区作用产生的X射线进行能谱分析（EDAX）；与电子显微镜结合（SEM，TEM），可进行微区成份分析；可进行定性和定量分析。
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