本课程首先介绍晶体学基础知识，然后系统介绍X射线的物理基础、X射线衍射的方向与强度、多晶体X射线衍射分析的方法、X射线衍射仪及其在物相鉴定、宏微观应力与晶粒尺寸的测定、多晶体的织构分析等方面的应用；介绍了电子衍射的物理基础、衍射成像、运动学衬度理论、高分辨透射电子显微技术及透射电子显微镜、扫描电镜、扫描透射电镜、电子探针、原子探针和背散射电子衍射仪的结构原理与应用；介绍了AES、XPS、XRF、STM、AFM、LEED 等常用表面分析技术和TG、DTA、DSC等常用热分析技术的原理、特点及其应用；最后简要介绍了EBSD、红外光谱、拉曼光谱和ICP等。书中研究和测试的材料包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料、非晶态材料、金属间化合物、复合材料等。