当加速电子束激发物体时，会产生富有样本大量信息的阴极荧光。通过捕捉阴极荧光，并对其成像，我们可以观察到其它光学显微镜无法探测到的信息。
Sample courtesy Dr.Chen Zheyu(Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing)
例如在对锆石的研究中，阴极发光成像就发挥了重要的作用。锆石具有较高的稳定性。它可在单晶上保存其形成后多次地质事件所留下的同位素和地球化学信息。因此，它是测定地质年代和岩石成因的理想矿物。然而由于密度等原因，用普通的扫描电镜很难观察到锆石的生长环带。通过使用CL成像，我们可以清楚地观察到锆石中的内部结构和其它现象。由此，我们可以对岩石成因、地质体构造的演化历史进行更加深入的了解。CL成像和SIMS的综合分析方法，已被用来检测了迄今为止地球上最古老的原生地壳化石（距今4.3亿年的锆石）。
除了锆石研究，CL成像还可以帮助我们对其它矿物、岩石和水晶等的大量样本进行有效的研究。例如，通过使用CL成像对宝石的结构，微量元素，晶格缺陷进行检测，我们可以非常快速地鉴别宝石。
由于阴极荧光可以揭示不易被可见光或UV揭示的信息。因此，阴极发光成像可以为地质学的研究提供大量有价值的信息。