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高能电子入射到样品时，样品中元素的原子内壳层(如 K、L 壳层)电子将被激发到较高 能量的外壳层，如 L 或 M 层，或直接将内壳层电子激发到原子外，使该原子系统的能量升 高——激发态。这种高能量态是不稳定的，原子较外层电子将迅速跃迁到有空位的内壳层， 以填补空位降低原子系统的总能量，并以特征 X 射线或 Auger 电子的方式释放出多余的能 量。由于入射电子的能量及分析的元素不同，会产生不同线系的特征 X 射线，如 K 线系、 L 线系、M 线系。如果原子的 K 层电子被激发，L3 层电子向 K 层跃迁，所产生的特征 X 射 线称 Kα1，M 层电子向 K 层跃迁产生的 X 射线称 Kβ。电子探针和扫描电镜用 WDS 或 EDS 的定性和定量分析时，就是利用电子束轰击样品所产生的特征 X 射线。每一个元素都有一 个特征 X 射线波长与之对应，不同元素分析时用不同线系，轻元素用 Kα 线系，中等原子 序数元素用 Kα 或 Lα 线系，一些重元素常用 Mα 线系。入射到样品表面的电子束能量， 必须超过相应元素的相应壳层的临界激发能 Ek，电子束加速电压 V＝（2—3）×Ek，V 通 常用 10 kV－30kV。