视觉检查，使用肉眼或低功率光学放大镜，通常是故障调查的第一步之一。本文介绍了扫描电子显微镜检查、光学金相检查和断口表面清洗样品的选择指南。它讨论了金属的损伤表征，包括影响损伤的各种因素，即应力、侵蚀环境、温度和不连续。

x射线衍射(XRD)残余应力分析是失效分析的重要工具。本文主要关注分析人员在将XRD残余应力测量技术应用于失效分析时应该了解的内容。讨论扩展到如何将XRD应用于组件或组件中残余应力的表征，以及为防止、减少或消除残余应力对过早失效的贡献而改变组件残余应力状态的纠正措施的后续评估。本文介绍了一种实用的样品选择、样品制备、测量位置选择和测量深度选择的方法;测量验证也被概述。引用了一些案例研究和例子。本文还简要介绍了XRD分析的理论和设备性能的进展。

本文讨论了材料表征技术的几种用途和类型。介绍了在选择合适的表征方法时应考虑的一些因素。文章还介绍了这一卷的范围和组织。

本文简要讨论常用的金属表征技术。首先介绍了测定金属化学成分的最常用技术，即x射线荧光、光学发射光谱、电感耦合等离子体光学发射光谱、高温燃烧和惰性气体聚变。接下来是一节关于确定晶体原子结构的技术，即x射线衍射、中子衍射和电子衍射。电子显微镜的类型最常用的微结构分析的金属，如扫描电子显微镜，电子探针显微分析，和透射电子显微镜，然后审查。文章包含表列出了用于表征金属和合金的分析方法和表面分析技术。最后讨论了金相学的目的。

陶瓷和玻璃的表征、测试和无损评估对制造控制、性能改善、故障预防和质量保证至关重要。这篇文章提供了一个广泛的概述的表征方法及其关系的性质控制，在生产和使用陶瓷和玻璃。所涵盖的重要方面包括表征陶瓷和玻璃的手段，它们背后的相应原理，以及化学、相和微组分与工程性质的关系。文中还叙述了陶瓷原料和绿色产品的结构以及加工参数对最终加工件的结构和性能的影响。讨论了微量化学和工艺参数对玻璃性能的影响。本文介绍了用于陶瓷的机械测试和失效分析技术。

本文介绍了有机固体和液体表征中常用的各种分析技术，并举例讨论了执行分析的挑战。本文还提供了在进行材料分析时的一些一般性建议。

本文以金属和合金粉末为例，简要讨论了如何对粉末进行表征。首先回顾了一些涉及粉末采样的技术，以确保准确的表征。接下来是对表征粉体的重要性质的讨论，即粒径、表面积、密度、孔隙度、颗粒硬度、可压缩性、绿色强度和流动性。对于粉末的表征，使用单个颗粒和散装粉末来评估它们的物理和化学性质。本文还讨论了粉末的重要特性和组成，以及直接影响粉末性能的杂质。最后对有机和金属粉末的点火和粉尘爆炸特性进行了描述。

本文是对本分册表面分析的概述。该部门涵盖了各种先进的表面分析技术，如扫描探针和原子力显微镜。该部门专注于分析小于100纳米的表面层。本文对表面分析方法进行了简要的参考总结。

本文介绍了半导体表征中常用的各种技术，即单晶、多晶、非晶、氧化物、有机和低维半导体和半导体器件。讨论涵盖了材料分类、制备方法、样品制备、体/元素表征方法、微观结构表征方法、表面表征方法和电子表征方法。

本文详细介绍了用于元素分析的光学发射光谱(OES)。本文首先讨论了OES产生的历史背景和OES方法的发展趋势。接着介绍了OES的一般原理和光学系统，以及OES常用的各种类型的发射源。然后描述了用比值法进行直接固体分析的OES的校准和定量的一些过程。文章最后对各种排放源的应用进行了讨论。

本文主要讨论原子吸收光谱(AAS)的相关因素。首先介绍了火焰原子吸收仪的工作原理、关键部件和结构。接下来是讨论原子吸收系统中各种类型的干扰，即汽化、电离、基质干扰和背景校正。然后回顾了一些微升样品的分析方法和在样品溶液中添加标准物以产生校准标准物的方法。本文最后用一节讨论矩阵匹配所涉及的过程。

本文对原子发射的一般原理作了清晰但不详尽的描述，并着重介绍了仪器仪表，总结了电感耦合等离子体光学发射光谱仪技术的主要特点。介绍了原子的基本理论、仪器特性及其对仪器性能的影响。讨论了这种技术的优点、缺点和发展，最后，提供了替代技术和应用实例。

红外(IR)光谱是通过透射产生的，即通过样品透射光，测量探测器上的光强，并将其与光束中没有样品时获得的光强进行比较，所有这些都是红外波长的函数。本文讨论了红外光谱的采样技术和应用，以及它所能提供的分子结构信息。本文首先描述了红外光谱的一般原理。接下来是关于商业IR仪器的部分。采样技术和必要的附件，以获得一个材料的红外光谱，然后讨论。本文介绍了红外光谱定性分析和定量分析所涉及的各种技术和方法。最后列举了红外光谱的几个应用实例。

本文介绍了拉曼光谱的基本原理以及拉曼光谱在材料表征方面的代表性应用。讨论光散射的基本原理和描述的技术的实验方面包括。重点放在不同的仪器方法，已开发用于执行拉曼分析的各种材料。所提出的应用反映了拉曼光谱材料表征用途的广度，并突出了大块材料以及表面和近表面物种的分析。

本文重点介绍了固态核磁共振(NMR)波谱在材料科学中的应用，特别是在无机和有机聚合物固体方面的应用。首先讨论了核磁共振的一般原理，提供了核自旋描述、线窄化和谱分辨率的信息，并描述了磁场对核自旋的影响和决定共振频率的因素。接下来是各种系统和必要的核磁共振波谱设备的描述。讨论固体核磁共振的一般采样，样品旋转要求，然后包括无关信号。还描述了与核磁共振光谱精确校准有关的各种因素。本文提供了一些对处理核磁共振数据有益和有问题的参数的信息。最后介绍了核磁共振在玻璃科学和陶瓷科学中的应用。

本文努力使读者熟悉选择不同的电离设计和仪器组件，为分类固体分析领域的各种分析策略提供知识，通过质谱(MS)。首先介绍质谱分析的一般原理，然后是对仪器的基本了解，讨论操作要求以及与质谱分析固体样品有关的实际考虑。所讨论的仪器包括三重四极杆质谱计和飞行时间质谱计。电感耦合等离子体和热电离质谱提供原子信息，实时直接分析和基质辅助激光解吸电离质谱分析分子组成。本文介绍了与电离方法相关的各种因素，即辉光放电质谱和二次离子质谱。它以一节关于各种材料的MS应用和解释的各种例子结束。

通过质谱分析气体，或气质谱分析，是一种通用技术，使用一系列仪器，从气相化学物质中产生带电离子，并测量质荷比。本文涵盖了在分析之前不使用色谱分离来物理分离样品组分的气体分析应用。它的目的是提供对气体分析仪器和术语的理解，这将有助于在选择适合所需数据的仪器和方法时做出明智的决定。气体质谱的质量分析技术，即四极质量滤波器，磁扇形质量滤波器，和飞行时间质量分析仪。还介绍了在选择用于静态或连续气体测量的分析仪时要考虑的常见因素。此外，本文还介绍了气相质谱法的一些应用实例。

本文简要介绍了辉光放电质谱法(GDMS)直接测定固体样品中的微量元素，并在各种创新材料中进行快速深度分析。本文首先描述了GDMS的一般原理。然后讨论GDMS系统的各种组件以及商业GDMS工具。然后介绍了GDMS中试样制备和清洗过程。讨论了与gms多元素校准相关的各种问题以及克服这些问题的措施。本文进一步提供了有关GDMS中参数分析设置所涉及的过程的信息，涵盖了GDMS数据分析所涉及的步骤。最后介绍了GDMS在金属行业中的应用和解释。

本文讨论了电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的基本原理，涵盖了用于进行ICP-MS分析的不同仪器。所涉及的仪器包括样品导入系统，ICP离子源，质量分析仪和离子检测器。重点放在ICP-MS在半导体、光伏、材料科学和其他电子和高科技领域的应用。

本文详细介绍了卢瑟福后向散射光谱法(Rutherford backscattering spectroscopy, RBS)的基本概念。本文首先描述了RBS的原理，以及与后向散射测量相结合的通道效应和在这种情况下能量损失的影响。接下来是RBS分析中使用的设备。然后讨论了RBS数据分析的主要步骤:通道-能量转换、能量-深度转换和脱通道背景的分离。文章还讨论了rbs的应用，包括大块样品的组成、薄膜组成和层厚度、杂质分布、损伤深度分布和表面峰值，以及开发的各种模拟代码。