X射线光电子能谱仪（X-ray PhotoelectronSpectroscopy, 缩写XPS），它是利用X射线激发样品表面元素的内层能级电子信号，再用电子能谱仪检测光电子的动能及强度，进而确定元素的种类及价态等信息。
X射线光电子能谱仪一般由X射线源、电子能量分析器、电子探测器和数据系统，以及其他附件构成。除了数据系统外，其他部件都要在超高真空下(10-8~10-10torr)运行。原因在于，在超高真空下光电子可以避免与残余气体分子发生碰撞损失，另一方面样品表面也可以避免吸附残余气体分子而影响样品结果。X光源激发到样品上，样品表面的电子被激发出来，经过传输透镜。此后通过电子能量分析器对光电子的动能进行分辨，再通过电子探测器对电子进行计数。最后到达数据系统进行分析，就可以呈现出最终的X射线光电子能谱。
XPS技术具有灵敏度高、分辨率高、元素分析全（除H和He）、为非破坏性分析、深度剖析、小于10 nm薄膜分析（角分辨）、元素化学态分布（XPS成像技术）等特点。1、可定性分析
根据所测得谱的位置和形状来得到有关样品的组分、化学态、表面吸附、表面价电子结构、原子和分子的化学结构、化学键合情况等信息。2、可定量分析
以能谱中各峰强度的比值为基础进行分析，把所测到的信号强度转变成元素的含量，即将谱峰面积转变成相应元素的含量。3、可深度剖析
由于样品本身的层状结构如氧化、钝化等原因导致样品在深度方向上化学状态的不同。通过利用氩离子枪对样品表面进行氩离子溅射剥离，控制合适的溅射强度及溅射时间，将样品表面刻蚀一定深度，然后进行取谱分析。4、可角分辨电子能谱分析
改变样品表面与入射光束间的角度，即可改变入射光的检测深度，使得检测深度变浅，这样来自最表层的光电子信号相对较深层的会大大增强。利用这一特性，可以对超薄样品膜表面的化学信息进行有效地检测，从而研究超薄样品化学成分的纵向分布。
