电子探针分析有两种基本分析方法：定性分析和定量分析。
（1）定性分析
定性分析是对试样某一选定点（区域） 进行定性成分分析，以确定点区域内存在的元素。
定性分析的原理：用光学显微镜或在荧光屏显示的图像上选定需要分析的点，使聚焦电子束照射在该点上，激发该点试样元素的特征X射线。用X射线谱仪探测并显示X射线谱，根据谱线峰值位置波长（或能量）确定分析点（区域）试样中存在的元素。
X射线的对应的能量可以表示为：E=hv，式中：E为X射线的能量；h为普朗克常数。可以看出X射线的能量与频率存在一一对应的关系，这是能谱仪定性分析的基本原理。
（2）定量分析
稳定电子束照射下，X射线谱扣除背景计数后，各元素同类特征谱线（常用Kα线）的强度值应与它们浓度相对应。
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