本发明公开了一种阴极荧光光谱与高衬度成像装置及其成像方法。本发明包括扫描电子显微镜系统、阴极荧光探头、高衬度成像转接模块、分光模块、光谱探测器、光强度探测器、信号处理系统和计算机；本发明能够实现采集光谱谱图、角度分辨成像、单谱成像以及高衬度全谱成像四种功能；不仅能够在电子激发的阴极荧光进入光谱探测器和光强度探测器前进入阵列芯片探头用于近似无损的全谱成像，并且能够在阴极荧光从光导管出射到进入光谱探测器和光强度探测器前获得单谱成像，再者该阵列芯片探头能够获得电子束作用点的角度分辨成像；而且在获得近似无损的全谱成像的同时能够获得光谱谱图和单谱成像。