穿隧式X光顯微術之原理類似醫療用X光攝影術，由於具有高穿透性及極佳的空間解析度，此技術可用於窺探奈米材料的內部三維結構。台灣光源的X光顯微光束線(BL01B)提供能量為8至11 keV並具有50-60 奈米空間解析的二維及三維斷層攝影。具時間解析能力並可拍攝2D及3D之影像，可配合影像重構軟體進行斷層分析，空間解析力約為60奈米。由於此實驗技術不需真空系統，故可於大氣環境下量測並容許使用含水試片。
圖例 穿隧式X光顯微技術應用於藥物微粒膠囊之結構分析
研究案例
在藥物控制釋放技術中，藥物是被包覆在高分子基材中。而其在基材中的分佈是否符合預期設計、在製造過程中包覆微粒的結構是否均一、有無不均勻的空孔等，都直接影響到藥物釋放的濃度曲線。過去的研究方式主要是透過微粒的切片來對其進行電子顯微鏡觀察。但是由於樣品製備的過程繁雜，又只能進行極少量微粒的抽樣性的檢測。其結果往往不具有代表性。此時本中心的穿隧式X光顯微術 (TXM) 可以被用來解決上述的問題。透過非破壞性的X光觀察，可以在藥物微粒膠囊原始的狀態測量。
掃描式光電子能譜顯微術為利用光電子能譜原理而形成微區影像的顯微技術，並搭配高亮度的聚頻磁鐵光源、奈米聚焦的軟X光光學元件、奈米位移樣品掃描台以及高能譜解析度的多管道電子能譜分析儀將X光電子能譜以二維度的方式展現出來，可達到0.15微米的空間解析能力；而且能譜解析度也優於0.25eV，可廣泛地應用於金屬，半導體，非導體以及有機材料的研究。
影像式光電子顯微術之成像機制類似於光學顯微鏡，樣品經光子照射後產生的訊號藉由透鏡加以成像並放大觀察，其用以成像的電子是樣品吸收同步輻射光源後所放射出來的二次電子，PEEM屬於發射式(emission type)顯微術的一種，可用於磁性材料磁區變化、化學反應於固體表面進行等即時資訊影像化。