长期以来三维原子探针分析技术在研究能源核材料有着及其重要的应用。特别是在研究使用环境下的降解机理和揭示组织演变规律方面，原子探针技术可以准确地探测到早期的材料组织的细微变化。为掌握合金元素和杂质在空间分布，及其对组织性能演变的影响提供了重要的实验依据。原子探针分析设备和技术在近十年有了飞跃性的发展，尤其表现在观察区域的几何尺寸和数据采集速度方面的巨大的提高。这些明显地改善了原子探针数据的统计学方面的代表性和可靠性。与先进的扫描汇聚离子束制样技术相结合，原子探针不仅能得到晶内结构成分的定量信息，而且能准确揭示晶界和低密度第二相的成分信息。这些综合信息获得正在从根本上改变我们对能源材料组织结构演变的认识理解。原子探针已从一种特殊的专门分析技术，逐步演变成常规的结构表征的分析技术。本文将对当今原子探针技术发展特点和工作原理进行简单地概述，并具体探讨该技术在研究核反应堆高压容器钢的组织演变和降解机理的研究中的应用。