當電子穿過樣品時，它們會與固體中的原子相互作用。許多電子在穿過薄樣品時不會損失能量。一部分在與原子相互作用時會發生非彈性散射并損失能量。這會讓樣品處于激發態。材料可通過分析通常以可見光子、X 射線或俄歇電子形式存在的能量實現去激發。
入射電子與樣品相互作用時，能量和動量都會發生改變。您可以在分光計中檢測到此類散射入射電子，因為它會發出電子能量損失信號。樣品電子（或集體激發）會帶走額外的能量和動量。
當緊密結合的芯電子被入射電子激發為高能量狀態時會發生鐵芯損耗激發。芯電子只能被激發至材料中處于空態的能量。這些空態可以是材料中高于費米能級的束縛態（分子軌道圖中所謂的反鍵軌道）。狀態也可以是高于真空能級的自由電子態。費米能量散射的突然開啟和空態探測導致 EELS 信號對原子類型和電子狀態敏感。
將費米能級對齊光譜零損失峰 (ZLP)，即可顯現鐵芯損耗激發中的初始光譜特征。邊緣可被視為電子能量損失足以使芯能級原子電子達到費米能級的點。這種模擬未能重現高于費米能級的散射，但有助于可視化芯能級邊緣的強度突增。
典型的能量損失光譜包括多個區域。第一個峰值，也就是對于極薄樣品強度最高的位置，發生在 0 eV 損失處（等于初始束流能量），因此被稱為零損失峰值。它代表了未發生非彈性散射的電子，但有可能發生了彈性散射或能量損失極小而無法測量。零損失峰值的寬度主要反映電子源的能量分布。寬度通常為 0.2 – 2.0 eV，但在單色電子源中可能窄至 10 meV 或以下。