Метод фотоэлектронной спектроскопии является современным методом исследования заполненных электронных состояний в твёрдом теле. Он основан на явлении фотоэффекта: электрон в заполненном состоянии оптически возбуждается фотоном в незаполненное состояние. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия остовных уровней позволяет получить количественную информацию об элементном и химическом составе приповерхностной области образцов. Для изучения элементного химического состава образцов с латеральным разрешением используется метод элементного картирования поверхности, реализация данного метода возможна за счёт наличия специальной микроканальной пластины, которая позволяет анализировать вылетающие из твёрдого тела фотоэлектроны с пространственным разрешением.

Метод фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением широко применяется для измерения дисперсионных зависимостей и симметрии электронных энергетических зон твёрдого тела.

Метод дифракции медленных электронов позволяет получить информацию о монокристаллической структуре поверхности образца.

В основе Оже- электронной спектроскопии (ОЭС) лежит измерение энергии и количества Оже-электронов, вылетающих с поверхности твердого тела при  ее бомбардировке пучком электронов. Важной особенностью Оже-электронной спектроскопии является ее чувствительность к химическому  состоянию  анализируемых элементов  на  поверхности.  Химическое состояние элементов образца отражается на форме и положении особенностей спектра Оже-электронов.

Метод позволяет получить изображение поверхности образца путем сканирования сфокусированным электронным пучком (до 95 нм и 10 кэВ) с одновременной регистрацией возбужденного этим пучком низкоэнергетических вторичных электронов.

Спектроскопия ионного рассеяния представляет собой метод, в котором пучок первичных ионов рассеивается на поверхности. Кинетическая энергия рассеянных ионов может быть измерена. Энергетические потери упруго рассеянных ионов зависят от относительных масс атомов на поверхности и ионов, таким образом, измеренный спектр содержит информацию об элементном составе поверхности. 

Спектроскопия характеристических потерь энергии электронами — разновидность электронной спектроскопии, в которой исследуемая поверхность подвергается облучению электронами с узким диапазоном энергий, и регистрируются потери энергии неупруго рассеянных электронов. Распределение электронов по энергиям несет информацию о потерях энергии на возбуждение колебательных состояний, плазмонов, глубоких уровней и межзонных переходов.

Данные методы позволяют получить изображение поверхности образца с атомарным разрешением, энергетический спектр заполненных и свободных состояний, распределение работы выхода и локальной плотности состояний с высоким латеральным разрешением.

Данный зондовый  метод позволяет получить изображения поверхности образцов (в том числе и непроводящих) с использованием как кантилеверов, так и Qplus сенсоров. В последнем режиме одновременно с АСМ изображениями с атомарным разрешением могут быть получены и СТМ изображения.

Времяпролётная масс-спектрометрия является методом масс-спектрометрии, в котором соотношение массы иона и заряда определяется с помощью измерения времени. Использование рефлектрона приводит к значительному увеличению разрешения времяпролётных приборов по сравнению с линейными спектрометрами и увеличивает точность определения масс. Выбор ионизационного источника зависит от состояния, в котором находится вещество перед ионизацией. Ионизация возможна электронным ударом или лазерными квантами (фотоионизация).