通过动量空间成像技术，对照明样品区域的整个光电子发射半球动量空间进行成像，USM-P 可获得不同电子的动能的动量空间图象 I(kx, ky) ，堆叠后为三维 I(Ek, kx, ky)数据组。利用 CT 切面方法，可把任意方向切出获得结果。除此之外，USM-P 可以在样品空间选择较小范围作微区 ARPES 分析，提供高质量数据。

利用高空间分辨 XPS 成像技术 (≤ 50 nm)， USM-P 可实现表面元素/化学态的空间分布分析。以部分氧化的 Ge(110) 表面为例，通过 Ge3d 峰扫描生成化学态分布图（左）及能谱（右）结合能谱分析多维解析氧化过程，直观呈现材料表面化学动态。

结合高时间分辨泵浦-探测技术，USM-P 可观察飞秒到纳秒时间尺度的电荷转移和载流子弛豫等超快过程。这种详细微观过程的知识为诊断光催化中电荷分离提供前所未有的见解，对于设计高效的光催化剂是必不可少的。

原位化学气相沉积（CVD）是一种在材料生长和表征方面具有显著优势的技术，尤其在二维材料及电子、能源、纳米技术等领域的应用中表现出色。USM-E 原位表征技术，为材料的实时监测和分析提供了有力工具。该技术能够在沉积过程中实时观察材料的生长和结构变化，提供即时反馈，从而优化沉积参数并提升薄膜质量。

在纳米材料与二维材料研究领域，精确标定原子级薄膜层数是实现性能调控的关键技术瓶颈。USM-E通过其独特的表面敏感电子干涉技术，直接解析薄膜厚度与层数。在薄膜沉积（如CVD、MBE）或刻蚀过程中，精准判定外延生长单层闭合性与捕捉缺陷诱导的局部层数变异。USM-E以亚埃级纵向分辨率与纳米级横向统计效率，为超薄膜研发提供从实验室探索到工业级量产的标准化层数标定平台，加速新型低维材料从基础研究向器件集成的转化进程。