本教材主要包括X射线衍射分析、电子显微分析、谱仪与谱学三大部分。教材介绍了用X射线衍射、电子显微技术、各种谱仪分析材料的化学成分、晶体结构、微观组织、化学结构、分子结构与组成、结晶度、分子相互作用、元素化学态和电子态等的工作原理、实验仪器与试验方法。主要内容包括：X射线衍射仪、X射线衍射方向与强度、测量误差、物相分析、残余应力测定、织构分析、晶粒粒径测量、薄膜厚度测量、缺陷分析、结晶度测量，透射电镜结构与原理、电子衍射、衍衬成像、扫描透射电镜及差分相位衬度成像、透射电镜的三维成像与原位观察、扫描电镜结构与原理、电子探针显微分析与X射线光电子能谱、红外光谱、拉曼光谱分析等。