利用電子、光子、離子、原子、強電場、熱能等與固體表面的相互作用，測量從表面散射或發射的電子、光子、離子、原子、分子的能譜、光譜、質譜、空間分佈或衍射圖像，得到表面成分、表面結構、表面電子態及表面物理化學過程等資訊的各種技術，統稱為表面分析技術。在20世紀60年代超高真空和高分辨高靈敏電子測量技術建立和發展的基礎上，已開發瞭數十種表面分析技術，其中主要有場致發射顯微技術、電子能譜、電子衍射、離子質譜、離子和原子散射以及各種脫附譜等類。70年代後期建立的同步輻輻射裝置，能提供能量從紅外到硬X 射線區域內連續可調的偏振度高和單色性好的強輻射源，又大大增強瞭光（致）發射電子能譜用於研究固體表面電子態的能力，開發瞭光電子衍射和表面X射線吸收邊精細結構。此外，電子順磁共振、紅外反射、增強喇曼散射、穆斯堡爾譜學、非彈性電子隧道譜、橢圓偏振等，也用於某些表面分析場合，一些主要的表面分析技術的物理過程和特點如下表所示。
一些主要表面分析技術的物理過程和特點
各種技術的表面靈敏度並不相同，單一技術隻得到表面某一方面的信息。為瞭對固體表面進行較全面的分析，常采用同時配置幾種表面分析技術的多功能裝置。目前，各種表面分析技術的定量化尚待逐步完善。