兆伏特超快电子衍射装置基于泵浦探测技术，由激光激发样品的动力学过程，再由电子衍射斑去反推样品中原子的运动（原理上和超快x光衍射类似，不过要求样品厚度小于100 nm以便让电子束能透过）。本装置已经实现了如下的技术参数：优于0.01埃的结构变化解析能力，约50 fs (FWHM) 的时间分辨率，电子束动能3.0 MeV，重复频率200 Hz。在本装置上可开展量子材料和气态分子的超快结构动力学研究。
