PES on monipuolinen tekniikka, jolla voidaan tutkia monenlaisia materiaaleja, mukaan lukien metallit, puolijohteet, eristeet ja orgaaniset materiaalit. Sitä voidaan käyttää myös molekyylien ja atomien elektronirakenteen sekä pintojen ja rajapintojen ominaisuuksien tutkimiseen.
PES:n perusperiaate on seuraava:
1. Yksivärinen fotoninsäde osuu näytteeseen.
2. Fotonit ovat vuorovaikutuksessa näytteen elektronien kanssa ja osa elektroneista irtoaa näytteestä.
3. Ulosheitettyjen elektronien kineettinen energia mitataan elektronienergia-analysaattorilla.
4. Elektronien sitoutumisenergia voidaan laskea ulostyöntyneiden elektronien kineettisestä energiasta.
Elektronin sitoutumisenergia on energia, joka tarvitaan elektronin poistamiseen materiaalista. Sitoutumisenergia on ominaista elementille ja kiertoradalle, josta elektroni irtoaa.
PES:llä voidaan tutkia materiaalien elektronista rakennetta, mukaan lukien valenssikaistarakennetta, johtavuuskaistarakennetta ja ydintason spektrejä. PES:llä voidaan myös tutkia materiaalien kemiallista sitoutumista ja tunnistaa materiaalissa olevia eri alkuaineita.
PES on tehokas työkalu pinta-analyysiin, ja sitä käytetään laajasti monilla aloilla, mukaan lukien fysiikka, kemia, materiaalitiede ja biologia.