Isotopenanalyse bestimmt das Verhältnis stabiler oder radioaktiver Isotope eines Elements in einem Material. In der Werkstoffwissenschaft dient sie der Herkunftsbestimmung von Rohstoffen, Verfolgung von Diffusionsprozessen, Alterungs- und Korrosionsanalysen sowie der Aufklärung von Reaktionsmechanismen. Techniken wie Sekundärionen-Massenspektrometrie, ICP-MS oder Atomsondentomographie erlauben hochauflösende Isotopenkartierung bis in den Nanometerbereich.