1. 材料科学与电子工业
半导体芯片分析：检测芯片中 Cu 互连线路的微区杂质（O、C、S），定位缺陷区域；分析 GaN 外延层的元素偏析（Ga、N、Al），确保器件性能。
复合材料表征：分析碳纤维增强复合材料（CFRP）中纤维与基体的界面元素分布（C、Si、O），评估界面结合强度；检测合金中的第二相颗粒（如铝合金中的 Al₂CuMg 相），分析其对材料力学性能的影响。
涂层 / 薄膜分析：分析刀具涂层（如 TiAlN）的厚度均匀性和元素梯度（Ti、Al、N），评估涂层耐磨性；检测柔性电子薄膜（如 ITO）的微区导电元素分布，定位断裂缺陷。
2. 地质与矿物学
单矿物颗粒分析：分析锆石（Zircon，直径 20-100 μm）中的 Hf、U、Th 元素，通过 U-Pb 定年研究地质年代；分析硫化物矿物（如黄铁矿）中的 Au、Ag 痕量元素，评估矿产资源潜力。
包裹体分析：检测矿物包裹体（如石英中的 CO₂-H₂O 包裹体，直径 1-5 μm）中的元素组成，反演矿物形成时的温压环境。
行星科学：分析陨石中的微区矿物（如橄榄石、辉石），研究太阳系早期物质组成；无需样品返回，可集成到火星车等探测设备，实现原位微区元素分析。
3. 生物医学与生命科学
生物组织元素成像：生成肿瘤组织中 Fe、Cu、Zn 元素的分布 Mapping（步长 10 μm），研究金属元素与肿瘤代谢的关联；分析大脑组织中 Al 元素的微区分布，探索阿尔茨海默病的发病机制。
单细胞分析：聚焦到单个细胞（直径 10-20 μm），检测细胞内的微量元素（如 K、Ca、Mg），研究细胞凋亡过程中的元素变化；分析植物细胞中的 Si 元素（如硅藻细胞壁），理解生物矿化机制。
药物研发：检测药物纳米颗粒（如 Fe₃O₄纳米载药颗粒）在细胞内的分布，评估药物递送效率。
4. 考古与文物保护
颜料与涂层分析：无损分析敦煌壁画、古画中的微区颜料成分（如石青 Cu₂(OH)₂CO₃、赭石 Fe₂O₃、铅白 PbCO₃），确定颜料来源，指导修复方案；分析青铜器表面的腐蚀层（如碱式碳酸铜），评估腐蚀程度。
文物材质鉴定：分析古陶瓷的釉面微区元素（Si、Al、Ca、Fe），区分不同窑口的产品（如景德镇窑与龙泉窑）；检测古建筑木材中的微量元素，判断木材种类和保存状态。
5. 环境科学与食品安全
大气颗粒物分析：分析单个 PM2.5 颗粒（直径 1-2 μm）的元素组成（如 S、Pb、As、Cu），区分工业源、交通源、扬尘源，为污染溯源提供依据。
土壤重金属污染 mapping：对土壤切片进行微区扫描，生成 Pb、Cd、Hg 的元素分布热力图，定位污染热点区域，评估污染扩散范围。
食品安全检测：检测食品表面的微区污染物（如水果表皮的农药残留金属离子、肉类中的重金属），无需破坏食品结构，实现 “无损筛查”。