（1）電子光學系統。電子束直徑0.1～1μm，電子束穿透深度1～3μm。
被激發原子發射特征X射線譜過程如下：圍繞原子核運動的內層電子，被電子束的電子轟擊后，其他外層電子為補充轟擊出的電子而發生躍遷，在躍遷過程中釋放出能量，即發射出X射線。
（2）X射線譜儀。測量各種元素產生的X射線波長和強度，并以此對微小體積中所含元素進行定性和定量分析。
特征X射線圖像顯像管的原理是：X射線束入射到一已知晶面間距的晶體上（X射線分光光度計的彎曲晶體上），經衍射后各種波長的X射線按不同的布拉格角彼此分開，因此如轉動晶體，改變衍射角，同時以兩倍于晶體的轉速轉動計數器，就可以依次測量出各種元素所產生的X射線波長和強度，達到定性和定量分析的目的。
（3）X射線強度測量系統。特征X射線，由B系統中的計數管接收，并轉換成電脈沖，通過脈沖高度分析儀、計數率計、定標器、電子電位計將其強度測量出來。
（4）光學顯微鏡目測系統。用以準確選擇需要分析的區域，并作光學觀察。
（5）背散射電子圖像系統。
（6）吸收電子圖像系統。
（7）特征X射線圖像系統。電子探針的技術核心是利用X射線晶體光學，主要應用兩種方法：
1）晶體衍射法（X射線光譜法）。利用晶體轉到一定角度，來衍射某種波長的X射線，通過讀出晶體不同的衍射角，求出X射線的波長，從而定出樣品所含的元素。
2）X射線能譜分析法。無須分析晶體，而直接將探測器接收的訊號加以放大，進行脈沖幅度分析，通過選擇不同的脈沖幅度來確定入射x射線的能量，從而區分不同的特征X射線。計算時應用布拉格方程：nλ=2dsinθ。