1，合金中的相与夹杂物分析
使用电子探针来分析合金中的相及夹杂物的一大优势在于，能使材料成分信息和物质形貌特征形成对照，且能够对夹杂物中存在的每个相进行识别，使材料分析的结果更为准确。电子探针与波谱仪组合可形成能够配合结构分析的组合仪器。科学家曾用这种组合仪器对18-8 型不锈钢进行了晶界析出相分析。伴随着图像处理技术的升级，使得现在的材料分析可以按照夹杂物内物质的浓度差或元素的类型予以各样式的分布统计及呈现定量相的分析结果。
2，扩散反应类分析
在扩散研究中起到较大推动作用的是放射性同位素的研发与应用。而利用电子探针结合图像处理仪形成的浓度- 深度曲线不仅比上述提到的放射性同位素法更为方便，而且准确率也得到了较大提升，但由于电子探针分析方法无法在自扩散中发挥作用，因此不能全然代替放射同位素法。在扩散研究中除了自扩散还有反应扩散现象，该现象在金属类材料的加工及各种反应中广泛出现，如热处理、氧化、腐蚀等。利用电子探针可以清晰地观察物质反应扩散时元素的转化及新物质的生成。。除了热处理，电子探针还能在如氧化腐蚀类的表面改性反应中，探索到元素的迁移，为改进工艺，合成新物质提供有利助力。
电子探针的原理
3，软X 射线光谱对元素分析
软X 射线指波长大于0.5nm，能量低于2000ev 的X 射线。在激发过程中，牵涉了较多参与反应的电子，导致其激发的谱线形状和能量同化合状态的发生而出现变化。对这些变化进行研究能够得到元素存在状态的相关信息。上述理论在国外不少国家的电子探针分析研究中得到了验证。
4，合金相图分析
采用电子探针检测合金相图常见的有两种方法，其一是称扩散偶法，利用了两种金属或合金产出扩散偶，升温一段时间后退火，测量不同物质的浓度曲线，得到二元或者三元系的等温截面，也可利用三种浓度较纯的金属制成“品”字形的扩散偶测量其三元系相图；其二是退火淬火法，将多种相位共存的样品放在一起，升温一段时间后退火，使合成物达到平衡后实施淬火，随后利用电子探针测量混杂物各相的成分，并绘制该温度下的等温截面。
以上两种方法的优势在于，不仅降低了样品的数量，而且可以直接测量混合物的均匀性，若退火后混合物各相平衡，既可获得各相的成分，也可获得连接线；若退火后混合物各相未达到平衡，则可通过测定相界面两边的物质成分计算出相界，以此获得未平衡状态下的低温相图。
5，显微偏析
对合金元素的偏析会对材料的性能产生较大的影响。研究表明，许多金属材料出现失效的现象与元素偏析存在一定的关联性。随着世界航空航天事业的发展，对材料性能的要求也更为严格，科研人员研发出越来越多的金属材料，现阶段微量元素的分析以及对材料性能的影响已经成为研究的热点，PPM 级别的微量杂质可能会对制造出的合金性能影响较大。
6，轻元素分析
轻元素指的是碳、硼、氧、氮等元素，该类元素的分析一直是材料分析从业人员的难题，现阶段对于此类元素的定性定量分析还存在不少需要修正的问题，具体为：其一，轻元素信号强度较低，主要是由轻元素在X 射线产额方面存在能力不足和长波辐射易被吸收这两方面原因所导致的；其二，化学键合的影响，在对轻元素的特征X 射线进行激发时，可能内含键合电子，使其强度及形成的谱线形状存在不稳定的情况，据研究表明，由键合电子引发的不稳定现象会使结果出现30% 左右的误差；其三，受谱线干扰，重元素会生成高次射线，使其谱线出现重叠或者背景升高等现象；其四，与轻元素强度相关的分布函数暂无实验数据支撑，现存的与吸收系数相关的数据缺乏说服力等。所以，电子探针对金属材料中轻元素的分析还存在一定的问题，需要科研人员继续研究开发新的功能，使电子探针分析法发挥更大的作用。
