元素分析在电镜分析中经常使用，随着科学技术的发展，现代分析型电镜通过安装X射线能谱、能量过滤器、高角度环形探测器等配件，逐步实现了在多学科领域、纳米尺度下对样品进行多种信号的测试，从而可以获得更全面的结构以及成分信息。以下是几种现在常用的电镜中分析元素的方法。

　　1.X射线能谱（Energy-dispersive X-ray spectroscopy,EDS）

　　X射线能谱是微区成分分析最为常用的一种方法，其物理基础是基于样品的特征X射线。当样品原子内层电子被入射电子激发或电离时，会在内层电子处产生一个空缺，原子处于能量较高的激发状态，此时外层电子将向内层跃迁以填补内层电子的空缺，从而释放出具有一定能量的特征X射线。

　　2.电子能量损失谱（Electron energy-loss spectroscopy,EELS）

　　入射电子穿透样品时，与样品发生非弹性相互作用，电子将损失一部分能量。如果对出射电子按其损失的能量进行统计计数，便得到电子的能量损失谱。由于非弹性散射电子大都集中分布在一个顶角很小的圆锥内，适当地放置探头，EELS的接受效率会很高，相比EDS分析，EELS的记谱时间更短，特别是用于小束斑分析薄样品时；另外，EDS在探测轻元素（Z＜11）时只有1%的信号能接收到，且谱线重叠比较严重，而EELS的能量分辨率（1eV）远高于EDS（130eV），因此，EELS在探测轻元素方面更有优势；而且，除了对样品进行定性和定量的成分分析外，EELS的精细结构还可提供元素的化学键态、最近邻原子配位等结构信息，这是其他电子显微分析方法所不能比拟的。

　　3.Z衬度像/HAADF-STEM像（Z-contrast Imaging/High angle annular dark field image,HAADF）

　　20世纪90年代以来，随着电镜硬件的不断发展，尤其是具有场发射电子枪的超高真空电镜的出现和普及，一种高分辨扫描透射成像技术，即高分辨或原子分辨率的原子序数（Z）衬度像（High Resolution or Atomic Resolution），在材料微观分析方面崭露头角，成为当代电子显微技术发展的新领域。Z衬度成像也可称为扫描透射电子显微镜高角环形暗场像（HAADF-STEM，High Angle Angular Dark Field-Scanning Transmission Electron Microscopy）。

　　在TEM中，被高电压加速的电子照射到试样上，入射电子与试样中原子之间发生多种相互作用。其中弹性散射电子分布在比较大的散射角范围内，而非弹性散射电子分布在较小的散射角范围内，因此，如果只探测高角度散射电子则意味着主要探测的是弹性散射电子。这种方式并没有利用中心部分的透射电子，所以观察到的是暗场像。