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x射線光電子能譜儀(XPS)是以X射線作為激發光源，照射所要分析的材料，通過測量材料表面以下1納米到10納米范圍內逸出電子的動能和數量分析樣品信息的分析儀器。x射線光電子能譜儀的重要應用領域是材料研究的表面分析，不僅可以分析樣品的元素組成等材料表面元素化學信息，還可以獲得深度分布、微小區域等信息。
1.元素組成及化學狀態分析
x射線光電子能譜儀根據樣品在X射線照射下逸出電子的動能和數量可以得到XPS圖譜。原子內層結構不同，XPS圖譜的特征峰也不同，并且化學元素周圍的物理化學環境以及原子化學狀態也會影響特征峰的峰位。所以根據譜峰的位置和形狀，就可以推斷樣品的元素組成及化學狀態。
2.深度剖析
x射線光電子能譜分析技術可以應用于樣品的深度剖析，使用Ar+刻蝕，然后利用原子濃度和刻蝕時間進行作圖進行分析。
3.XPS成像及微區分析
利用特征波長的x射線掃描樣品可以得到XPS元素表面光柵掃描成像，從而分析樣品中的元素分布情況。
4.測量超薄膜樣品
x射線光電子能譜儀在薄層分析中也有廣泛應用，但是這種分析方法存在較多不足，例如有分析誤差等。
x射線光電子能譜儀對樣品的破壞性小、獲取的信息多、適應性良好，而且靈敏度高，可以進行定量和定性分析、微區分析、元素組成與分布分析等，在材料學研究中有著廣泛的應用以及巨大的開發潛力。
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