電子探針X射線顯微分析儀（簡稱電子探針）利用約1Pm的細焦電子束，在樣品表層微區內激發元素的特征X射線，根據特征X射線的波長和強度，進行微區化學成分定性或定量分析。電子探針的光學系統、真空系統等部分與掃描電鏡基本相同，通常也配有二次電子和背散射電子信號檢測器，同時兼有組織形貌和微區成分分析兩方面的功能。電子探針的構成除了與掃描電鏡結構相似的主機系統以外，還主要包括分光系統、檢測系統等部分。
電子探針主要由電子光學系統（鏡筒），X射線譜儀和信息記錄顯示系統組成。電子探針和掃描電鏡在電子光學系統的構造基本相同，它們常常組合成單一的儀器。