三、地質和礦物學中的應用
礦物是指具有明確的成分和晶體結構的結晶相。早期礦物成分的數據使用物理分離和化學方法取得的。由于分離不完善，以及交叉生長細小相的影響，常常得出錯誤的結果。利用探針分析和掃描圖像觀察，對礦物學研究有突出的作用，它能用電子圖像的成分對比度和特征x射線圖像分布，觀察礦物中的元素分布及相區組成，引導探針進行定點定區分析，測定礦物中微區組成的準確成分。近年來在礦物學研究中發揮了以下顯著作用。
1. 礦物樣品相區及組成的快速檢查
拋光的礦物薄片上，其組成相的樣品電流差異可展現各相的分布。照片的樣品電流圖像反映了玄武巖礦樣的組成相數及相間的區別。由于入射電子背散射系數η
隨原子序數Z單調上升，并與樣品電流I互補，因此樣品電流圖像中，平均Z最低的相區最亮，平均Z最高的相區最暗。圖中灰度有明顯差別的四個相區組成成分有明顯差別。礦物學工作者通常是知道玄武巖基本組成的。因而能快速判斷出圖像中亮區A是有用礦物，灰白色區B為輝石，淡黑色區C是斜長石，深黑區D是蝕變礦物。利用配置的X射線光譜和能譜，能更精確的檢查出玄武巖的全部特征。稍經訓練的礦物學工作者利用掃描電子圖像在幾分鐘內就能確定出礦物樣品的相數、微結構特征以及原生的標志。
2.疑難礦物的鑒定和新礦物的發現
例如麥基諾礦，通常以細小集合體出現，有明顯的非均值特征。長期將它誤認為墨銅礦。經電子探針分析發現它是含有少量Co、Ni和微量Cu的鐵硫化物。
近年來鉑族礦物，絕大部分都是用電子探針分析發現的。以前認為南非鉑族礦床中鉑族礦物只呈金屬產出。通過探針分析發現，巖石中有PtAs2、
PtSb2、 Pt(Sb、 Bi)、 Pd3Sb、
Pd3CuSb和Pd(Sb、Bi)等含量極小的礦物。隨后國外又發現了許多鉑族礦床的新類型。中國科學院地球化學研究所用電子探針也發現了Pd(Te1.165Bi0.866)2.031及砷鉑礦等。
3.礦物固溶體系列研究
礦物固溶體成分具有不確定量，用光學顯微鏡觀察不可能直接得到固溶體各相的化學成分,采用探針分析既方便又準確。
Ratamani和Prewit分析了加拿大安大略區Frood礦山和芬蘭Quakumpu礦砂出產的鎳黃鐵礦，發現這是富鎳和富鈷的鎳黃鐵礦固溶體。并得出他們的化學式分別為Fe3.97Ni4.84C0.007和Fe1.63Ni1.82Co5.60S8.
任英忱、鄧禹任用電子探針分析研究了PdS-PtS礦物系列，認為他們在結構上是兩類。一類是硫鉑礦，另一類是硫鉑鈀礦。兩類中間是不連續的，而且每類本身又是類質同相連續系列。
4. 礦物中微量元素與包體的研究
這種研究對探討礦床成因，礦化與圍巖的關系以及成礦物理化學條件都有重要意義。微量元素在礦物中往往以微區聚集狀態存在，這種聚集也可能存在于包體之中。包體形成的微觀結構可籍掃描電鏡圖像檢查，又可利用探針分析手段，不用分離，直接從樣品的包體微區中檢測出微量元素。因此對包體研究有重要作用。
中國科學院地球化學研究所曾對某鐵礦區的圍巖、侵入體和礦體中磁鐵礦所含Mn、 Cr、 Co、 Ni 和Zn等微量元素作了分析，結果對研究該礦成因提供了參考。
對礦物中微小包體的分析還可用于礦物標型特征的研究。ЛOCEBA等用探針研究了蘇聯幾個礦區的各種含鎢錫和稀有金屬花崗巖中的鋯石。發現含錫花崗巖中的鋯石內也含有錫石包體。富含氟的巖漿巖鋯石中，則含有細小的氟礦物及極微量呈類質同相的Sn、Nb、
W、 Y、Ce、 La而富含稀土元素的巖漿巖，其鋯石中可看到含褐簾石的小包體。顯然，鋯石中的不同包體反映了花崗巖的地球化學特征。
5. 礦物化學式的審定
6.電子束轟擊下礦物發光特性的研究
電子束轟擊下許多礦物會發射陰極熒光，這種光既可通過光學顯微鏡目視觀察，也可通過單色儀、光電倍增管將發射光譜記錄下來。觀察記錄的同時，還可進行探針分析，從而把發光效應與礦物微區成分聯系起來。研究表明，礦物陰極熒光的顏色和強度與礦物種類、所含微量元素和晶體缺陷有關。所以探針操作者常常可以通過發光特性迅速的區分礦物，并觀察其特征。例如應用陰極熒光技術，能將顏料中的鉈鈷礦和金紅石區分開來，也能用來研究冰磧沙石和沉積物中表皮下微細裂紋的位置。通常輝石發紅光或藍光，石英發橙光，方解石發橙紅光等。
Knisely等人用樣品發光來測定痕量元素的含量，該含量常大大低于一般電子探針的探測極限。例如，在La2O2和Y2O3中，利用陰極熒光發光光譜分析，稀土元素的檢測極限量可低到50PPb。
通過礦物發光現象的研究，還可幫助了解礦物生成的環境，對比礦床成因的類型。
7.石油地質中的應用
掃描電鏡對大的古生物以及巖石中生物碎屑的細微結構和微古生物如孢粉、藻類超微結構的認識提供了新的手段。從對古生物的大量觀測中還可發現許多超微化石，這為地層對比及確定地層年代方面給微古生物學提供了新資料。
地史中，沉積環境的特征往往保留在礦物顆粒表面上。掃描電鏡是研究礦物顆粒表面特征最有效的工具之一。因此通過掃描電鏡的觀測結合所配能譜進行分析，可幫助我們認識沉積相、沉積環境的特征。例如，通過海綠石的觀測，可以弄清第三系海綠石和震旦系海綠石在形狀和成分上的差異，從而推斷出海綠石的來源。再與其他相特征一起綜合分析，則可推斷出沉積環境及沉積相的特征。
另外，掃描電鏡在研究儲集層微孔隙，改進地層評價方面也有很重要的作用。儲集層巖石可分為碎屑巖與碳酸鹽巖兩大類。這兩類儲集巖中的微孔隙在石油的運移及儲集中起著很大的作用。他們的發育與連通往往是碳酸鹽巖及碎屑巖成為很好的儲油層。微孔隙很小，大約在um上下，要在500~5000倍的高放大倍率下才能進行詳細的觀察。這方面的具體應用例子如：用掃描電鏡研究國內某油井奧陶系油砂，查明了他們是由粗粉晶灰巖及粒屑灰巖組成。粒屑內晶間隙發育與泥晶方解石之間，尺寸1~2um，互相連通。晶洞發育在粗粉晶灰巖中，尺寸大于100u，可以看出系晶間隙擴大所形成，且與晶間隙連通。裂縫發育，多數為構造縫，寬2um，并且平直又相互連通，與晶間隙也相通。通過觀察得到以下結論：此油砂所在層為孔隙發育，各類晶間隙本身及相互間均連通，晶洞與晶間隙連通，裂縫切割巖石并溝通了晶間隙，因而使其具備了良好的儲集性能。后來該井成為日產千噸以上的高產井，證實觀測結論是正確的。
四、月巖研究
自1968年阿波羅-11登月以來，世界各國100多個研究機構對月巖同位素年齡、物質
成分、表面形態及物理性質等開展了廣泛研究。這對了解月巖、月壤成因及其形成的物理化學條件，推導月球早期的形成及演化，探索地球和太陽系起源，形成以及演化的歷史，有重要的理論意義和科學價值。
李文鐘、王道德等人對阿波羅-17月巖用配置了x射線能譜的掃描電鏡進行了下述系統研究。