Quando o feixe de partículas interage com os átomos do alvo, pode ocorrer a ionização de um elétron de uma das camadas mais internas, geralmente as camadas K ou L. O preenchimento desse espaço (chamado de lacuna) é feita por um elétron de uma camada mais externa. A energia excedente devido ao elétron estar em uma camada mais externa é liberada na forma de um raio X com energia característica, isto é, única para cada átomo na natureza. A detecção desse raio X característico permite identificar a composição atômica do alvo. Como a energia mínima de detecção dos raios X é cerca de 1 keV, o menor elemento que pode ser detectado por meio de suas linhas K ou L é o sódio (Z = 11).