本发明涉及一种四维高时空分辨超快光子电子多模探测装置,属于激光微纳加工及材料科学应用领域。本发明通过泵浦探测技术,将聚焦的飞秒至皮秒尺度的光子精准聚焦到微纳尺度样品,通过超快扫描电镜及CCD有机结合探测；通过超快激光激发冷却灯丝形成超快电子束进行观测；通过超快激光照射CCD进行观测,因此能够同时实现超快电子和超快光子的多模探测；还可调控探测电子,使其与光子共同作用样品,从而实现电子与光子协同作用过程的多模超快观测。本发明可以对样品进行微纳结构加工或改性,进行原位测量加工或改性超快载流子动力学研究。