광전자분광기는 시료의 표면에 특성 X-선을 입사하고, 이때 방출하는 광전자의 에너지를 측정함으로써 시료표면의 조성 및 화학적인 결합상태를 알 수 있다. 에너지원으로 X-선을 사용함으로써 절연체에 적용이 가능함으로 도체 및 반도체 절연박막의 분석에 있어 큰 장점을 가지고 있다. 또한 이온빔으로 표면을 식각하여 깊이에 따른 분포도를 측정할 수 있다.