STEM đã tạo cơ sở cho tiến bộ đáng kể trong ứng dụng của kỹ thuật quang học điện tử bởi lẽ STEM hội đủ các điều kiện vi phân tích hoá học phân giải không gian cao cho các đặc tr−ng cấu trúc của vật liệu. Bằng cách ghép nối một phổ kế tán sắc năng l−ợng với STEM, hình 5.28, các thành phần địa ph−ơng trong mẫu có thể xác định đ−ợc tới độ phân giải của ảnh truyền qua.
Điều đó có thể thực hiện đ−ợc do STEM có khả năng tạo đ−ợc chùm điện tử đ−ờng kính < 10 nm với c−ờng độ lớn. Đ−ơng nhiên STEM phân tích kiểu này là rất phức tạp song cũng có thể thực hiện đ−ợc nhờ các tiến bộ trong công nghệ. STEM tiêu biểu với nguồn phát xạ tr−ờng ở điện áp thông th−ờng 100 kV là thiết bị đạt đ−ợc phân tích hoá học phân giải không gian tốt nhất. T−ơng tự thiết bị vi phân tích bằng mũi dò điện tử, STEM phân tích cũng có hệ thống máy tính để điều khiển kính hiển vi và hệ phân tích rồi cho ngay số liệu kết quả theo yêu cầu.
Nói chung, ứng dụng của phân tích hoá học độ phân giải không gian cao là trực tiếp cho thông tin từ một điểm cực nhỏ trong vi cấu trúc của vật liệu. Điểm này th−ờng nhỏ hơn đ−ờng kính tia điện tử đ−ợc sử dụng cho phép đo. Thí dụ, ứng dụng để xác định thành phần pha thứ hai hoặc thiết lập phân bố chất kết tủa địa ph−ơng trong biên hạt hoặc biên giới giữa các pha. Tuy nhiên, ở mỗi tr−ờng hợp trên vì chất kết tủa pha thứ hai rất nhỏ, thay đổi thành phần không đáng kể hoặc biên giới chỉ cỡ khoảng cách đơn lớp hoặc vài nguyên tử nên độ phân giải không gian không đủ để có thể đo trực tiếp nồng độ tuyệt đối. Do đó các mô hình sử dụng quy trình phân tích furier đã đ−ợc phát triển và kết hợp với máy tính nhỏ đã cho phép xác định đ−ợc các thành phần thực sự từ các giá trị đo đ−ợc.