本發明公開了一種基于光電子全息成像探測原子結構的方法,通過測量強激光作用于原子電離產生的光電子動量譜,分析其中的干涉結構,可以獲取原子散射振幅的相位信息。包括:利用高強度的飛秒激光電離原子,測量電離得到的光電子的動量譜。分析測量到的動量譜,從全息干涉圖中提取原子散射振幅的相位信息。由于目前還沒有探測原子散射振幅相位信息的有效方法,本發明提出的方法將在全面認識原子結構方面有重要的應用價值。