電子探針分析是利用高能電子束作用于物質，使其產生特征X射線、俄歇電子等二次電子而進行的一種表面、微區分析方法。一般它與掃描電鏡組合成電子探針分析儀。電子探針分析儀由電子槍、電子透鏡、樣品室、信號檢測、顯示系統及真空系統組成。電子槍用以發射具有一定能量的電子束，通過軸對稱電場或磁場構成的電子透鏡調節電子束的束斑的強度與大小。掃描發生器像電視屏幕圖像產生方式似地按時間與空間的順序把電子束打到樣品室內的樣品上，并隨時收集所產生的二次電子。二次電子是電子束轟擊到試樣時逐出樣品淺表層原子的核外電子。由于一定能量的電子束所逐出的二次電子的激發效率和樣品元素的電離能以及電子束與樣品的夾角有關，因此根據二次電子的強度可作形貌分析。當電子束在樣品上掃描時與顯示屏幕的掃描完全同步，即可保證樣品上的“物點”與顯示屏幕上的“像點”在時間與空間上一一對應，于是在顯示屏幕上就得到一個反映樣品表面形貌的放大圖像。掃描電鏡（SEM）一般具有大約1μm的分辨本領。放大倍數可高達15萬倍（是人眼睛的分辨本領（0.2mm）的2萬倍），所觀察試樣的景深大，圖像富有立體感，可直接觀察起伏較大的粗糙表面、金屬斷口、催化劑等形貌。若利用分光晶體來測定所產生的特征X射線波譜或者利用半導體檢測特征X射線能譜，即測得不同波長或者不同能量及與它們相對的強度的信息，便可獲取微區的成分的定性、定量的結果。電子探針可視為一種試樣的無損分析法。