Kỹ thuật phân tích phổ EELS lần đầu tiên được đề xuất bởi James Hillier và J.F. Baker (RCA Laboratories, Princeton, New Jersey, Hoa Kỳ) vào năm 1940 [1] nhưng kỹ thuật này hầu như ít được sử dụng do hạn chế của công nghệ. Phải mãi đến năm đầu thập niên 90 của thế kỷ 20, phép phân tích này mới thực sự trở nên phổ biến nhờ những thành tựu cải tiến trong TEM[2].

Nguyên lý của EELS là phân tích năng lượng của điện tử truyền qua trong các kính hiển vi điện tử truyền qua. Khi chùm điện tử (có năng lượng cao, E) truyền qua mẫu, do tương tác với các nguyên tử vật rắn trong mẫu, điện tử có thể bị tán xạ không đàn hồi (năng lượng bị suy giảm do va chạm không đàn hồi). Nhờ phổ kế phân tích năng lượng đặt sau mẫu, người ta có thể ghi nhận lượng năng lượng bị mất mát và đem lại các thông tin về tính chất hóa học của mẫu [3] ví dụ như:

• Thành phần hóa học
• Liên kết hóa học, cấu trúc và hợp chất hóa học
• Sự phân bố các nguyên tố và hợp chất
• Các hàm chức năng về điện môi (các vùng năng lượng, độ dẫn, hóa trị...)
• Độ dày của mẫu

EELS là một phương pháp phức tạp hơn so với EDX nhưng ngày nay nhờ sự phát triển của công nghệ trong kính hiển vi điện tử truyền qua, đặc biệt là sự phổ biến của các kính hiển vi điện tử truyền qua quét (STEM), EELS đang trở nên vượt trội hơn so với EDX nhờ độ chính xác cao, độ phân giải tốt và nhiều thông tin hữu ích hơn.