目前世界上普遍所採用的核微探針有兩種型式（見圖一），一為英國牛津式、另一則為澳洲墨爾本式，其主要差異為前者利用三組四極磁透鏡聚焦（短焦距），空間需求較小，且使用個人電腦進行自動化操控與數據擷取分析，故價格較低，僅適用於輕離子（如氫、氦離子），後者利用四組四極磁透鏡聚焦（長焦距），空間需求較大，且使用工作站進行自動化操控與數據擷取分析，故價格較高，但適用於輕、重離子。衡量 本所現有空間與經費，本實驗室選用英國牛津式核微探針設備（見圖二）。
圖一、核微探針成像示意圖
圖二、中央研究院物理所核微探針設備實體圖
核微探針設備係將離子射束聚焦成直徑約 1 - 2 μm 的離子束，並結合掃描分析系統來獲取試片內部的微觀資訊，亦即將離子射束在被研究的材料上的某些範圍內掃描，使高能量（一般為 2 - 3 MeV）的離子束與材料的各原子進行碰撞散射反應，再配合各種離子束分析技術在掃描的區域做二維的材料分析，藉此得到新材料各層面和縱深的化學元素組成的分佈和相對含量，進而推知其三維空間的結構與分佈情形。整個核微探針設備（見圖三）大致可分為六個組成，其分別為：一、射束線，含二部渦輪分子幫浦，係為入射離子保持高真空環境；二、對物狹縫與準直狹縫（object slit 和 collimator slit），用來控制射束點大小；三、聚焦系統，由三組四極磁透鏡（triplet）組成，分別具有將離子束收斂、發散與收斂功能，另澳洲墨爾本式為四組四極磁透鏡組成（quadruplet），分別具有將離子束收斂、發散、收斂和發散功能；四、磁掃描線圈，可對試片做點（2 μm）、線輪廓（2.5 μm）或二維點陣（2.5 μm x 2.5μm）區域掃描；五、靶室，主要是由靶架、靶操縱器、各式偵檢器及顯微鏡組成，進行各項特定實驗；六、數據擷取系統，包括核偵測電子儀器及個人電腦，做為實驗的控制，和數據的獲取、分析與儲存用。另外，值得一提的是，核微探針設備之射束點（1-2微米）較傳統加速器的射束點（1-2毫米）小千倍，因此射束線的架設和校正及微調等之精準度要求極為嚴苛，可謂失之毫釐差之千里，須要具有相當經驗之技術人員方能勝任此工作，且須克服來自幫浦及實驗室地板之震動和雜散交流場之干擾，因此如何做好防震（或吸震）及磁場屏蔽為取得良好射束點之關鍵。
圖三、中央研究院物理所核微探針設備示意圖
核微探針的研究領域不僅廣及（一）生命科學：如細胞與組織內元素的微量分佈（二）材料科學：如新材料內元素的空間分佈和微電子元件的組成（三）環境科學：如飛灰及沉積物的分析（四）地球科學：如岩石之不同形成的區域間微量元素分析（五）考古學：古代冶金技術之探討（六 ）工業與技術應用：如半導體製程中污染的雜質分佈和微機電元件製作，甚至有人利用核微探針做刑事鑑定，如毛髮之毒物分析等，兼具學術與應用價值，尤其近年來核微探針於材料科學的應用極為迅速，這可從 近些年來有關核微探針技術與應用的國際會議內容看出端倪。
