三维原子探针分析技术是从表面分析技术——场离子显微镜经过漫长历程进化发展而来的。该分析技术以2001年近局域电极原子探针（Local Electrode Atom Probe LEAP）的成功开发、以及2003年的成功商品化为标志，近二十多年来在核心技术的各方面都取得了突飞猛进的发展。仪器机型已从LEAP3000, LEAP4000, LEAP5000, 发展到LEAP6000/Invizo6000。场激发控制模式由单一电脉冲，发展成激光/电压脉冲双模式，以及协同复合多模式系统；直飞探测器的探测率由56%提高到80%；激光波长由绿色激光发展源为紫外和深紫外激光有效地提高了难分析样品的数据产出率。设备操作的自动化方面也有明显提高。随着2022年INVIZO机型的推出，测试区域从60°视角提高到90°超宽视角。与此同时，该分析技术的应用取得了迅猛的发展。已成为材料微观纳米结构和成分研究的重要分析手段。通过在原子尺度上揭示的材料结构和成分的定量信息，极大地丰富了我们对先进材料的科学认识，为先进材料的设计，开发，和确保材料的可靠安全的使用，提供关键的理论和实验依据。原子探针分析技术与先进的扫描汇聚离子束制样技术相结合，极大拓展了原子探针应用领域。不仅能分析导体，半导体，还能分析绝缘体。并实现对特定感兴趣位置，如晶界和相界的定位测量。综合结构和成分信息的获得，正在迅速地深化我们对材料组织结构演变的认识。本讲座将简述该分析技术的基本工作原理，探讨技术发展趋势和其应用领域，并例举我们在应用该分析技术在钢铁，核电材料，半导体材料，生物和地质材料方面取得的研究工作进展。