1. EDS 的能量色散机制

Energy Dispersive X-ray Spectroscopy（EDS）以高能电子束为激发源。电子束轰击样品后，原子内壳层电子被逐出，外层电子跃迁填补空位并释放特征 X 射线。探测器直接采集这些 X 射线的能量-强度分布，形成能谱图；横轴为能量（keV），纵轴为计数。定量计算通过对特征峰面积与标准曲线比对完成，例如 Cu Kα 峰固定在 8.04 keV，可作为内标。

2.XPS 的光电离机制

X-ray Photoelectron Spectroscopy（XPS）采用单色 Al Kα 或 Mg Kα 软 X 射线照射样品，光子被原子吸收后激发出光电子。根据爱因斯坦光电方程 BE = hν – KE，谱仪测定光电子动能 KE，即可反推出结合能 BE。横轴为 BE（eV），纵轴为强度。元素指纹由结合能唯一确定（如 C 1s ≈ 285 eV，O 1s ≈ 532 eV），化学位移则反映氧化态、官能团或配位环境的变化。

1.信息深度

EDS：受电子束穿透与 X 射线逃逸深度共同影响，信号来自微米级深度，可视为“体相”分析。

XPS：光电子非弹性平均自由程仅 1–10 nm，属严格意义的表面敏感技术。

2.元素与化学态识别

EDS：提供元素种类及其相对含量，无法区分同一元素的不同化学态。

XPS：在识别元素的同时，通过化学位移解析价态、官能团及键合类型，如区分金属态 Ni 与 Ni²⁺。

3.检测灵敏度与定量精度

XPS：检出限 0.1 at%，定量基于灵敏度因子校正，误差 10–20%，但对轻元素（Li、B、C、N、O）的相对定量优于 EDS。

4.空间分辨率

XPS：传统 X 射线束斑 ≥ 10 µm；最新微聚焦 XPS 可达 < 5>

5.真空与环境适应性

EDS：可在低真空（环境 SEM）甚至大气压（特殊设计）下运行，对含水、含油或生物样品友好。

XPS：需超高真空（UHV，< 10>

1.优先选择 EDS 的场景

重元素成像需求：焊点、矿石、镀层截面，且对化学态无额外要求。

2.优先选择 XPS 的场景

界面电子结构研究：半导体异质结、锂电池 SEI 膜、二维材料缺陷态。

3.典型案例对比：电池正极材料

EDS：10 min 内给出 NCM 三元材料中 Mn、Ni、Co 的宏观比例分布图，验证批次一致性。

XPS：通过高分辨 Ni 2p、O 1s 谱揭示循环后 Ni²⁺/Ni³⁺ 比例变化及 Li₂O 副产物的出现，为容量衰减机理提供直接证据。

EDS 与 XPS 并非替代关系，而是互补。前者以“快速、体相、成像”见长；后者以“表面、化学态、电子结构”为核心。未来，随着微聚焦 XPS、同步辐射 XPS 及环境压力 XPS 的技术突破，两者将在多尺度、跨环境的材料表征中形成更紧密的协同。