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具有一定能量的电子与物体发生非弹性碰撞的过程。被散射电子的波长改变（见电子衍射），损失的能量导致物体内部的某些激发效应，其表现形式可以是次级电子、俄歇电子、标识和连续 X射线、热辐射、紫外和可见光区域的光子等，也可以是等离子体激元的激发。

电子与物体相互作用时，把能量转移给物体中的某个电子，称单电子激发。此时，如物体的传导电子获得能量而逸出体外，即产生次级电子，其能量一般小于50电子伏。如原子的内层电子获得能量而离开原子，外层电子填补内层轨道的空位时,将以标识X射线的形式释放其能量；或使一个外层电子逸出体外，即发射一个俄歇电子。对于某些绝缘体和半导体材料，入射电子的能量损失可以使价电子带的电子升入导带,形成一个电子-空穴对。当电子和空穴复合时，以光子的形式释放其能量，称阴极射线发光效应，其能量的大小等于物体导带与价电子带间的能隙。

电子与物体间的相互作用也可同时影响许多电子，激发起整个导电电子气的集体振荡，这些振荡称等离子体激元。

电子在原子的库仑场中运动，经受非弹性碰撞所损失的能量可以转换成连续X射线,称轫致辐射,所发射X射线的能量范围从零到等于入射电子的能量。电子所损失的能量也可以激发物体点阵的振动，转变为热辐射。此外，电子在物体内经受一次或多次非弹性碰撞后，本身可以逸出体外，这种电子称背散射电子。

非弹性电子散射过程所产生的各种辐射可作为成分或结构分析的信号。次级电子和背散射电子是扫描电子显微镜中成像的主要信号，它们可以提供试样表面形貌和元素分布信息。标识X射线是X射线波谱仪和能谱仪赖以进行成分分析的信号，俄歇电子用于10埃以内表面层的成分分析。阴极发光光谱可提供带间能隙的信息，连续X射线谱携带了试样中平均原子序的信息,有助于对由轻元素构成的试样进行定量分析的校正，等离子体激元提供了试样中价电子浓度的信息。

当电子穿透薄膜试样时，非弹性散射所导致的电子能量损失谱也有助于进行试样的成分和结构分析，它和非弹性散射过程所发射的辐射是互补的。低能区（低于50电子伏）的能量损失源自等离子体激元的激发，高能区（高于50电子伏）源自原子内层电子的电离。高能区的电子能量损失谱称电离损失谱，可用于元素分析，与X射线波谱和能谱相比,电离损失谱更宜于作轻元素分析。电离损失谱有时有几十至几百电子伏的起伏，称扩展电离损失谱精细结构谱,它和扩展X射线吸收精细结构谱相类似，能提供近邻原子间距和配位数的信息，有助于研究非晶态薄膜的结构。电子能量损失谱分析技术和应用尚在发展中。