Ein Primärelektronenstrahl wird mit Hilfe einer Elektrodenkathode und Beschleunigung zur Anode hin erzeugt und durch nachfolgende elektromagnetische Linsen auf der Oberfläche der zu untersuchenden Probe möglichst fein fokussiert. In der Probe werden in einem von der Beschleunigungsspannung und der Materialzusammensetzung abhängigen Wechselwirkungsvolumen, Sekundärelektronen (SE), Rückstreuelektronen (BSE) und Röntgenstrahlung erzeugt. Die Energie der Röntgenstrahlung ist von der Ordnungszahl des emittierenden Atoms abhängig und damit für das betreffende Element „charakteristisch“. Alle diese Signale können mit entsprechenden Detektoren registriert werden. Entsprechende Topographie-, Material- und/oder Elementkontraste können so abgebildet werden.