Das Isotopenverhältnis ist das Verhältnis der Häufigkeiten verschiedener Isotope eines Elements, meist als Atom- oder Molverhältnis angegeben. In den Materialwissenschaften dient es als Tracer für Diffusionsprozesse, Herkunftsbestimmung von Rohstoffen, Datierung, Analyse von Reaktionsmechanismen und zur Charakterisierung von Prozessatmosphären. Präzise Bestimmung erfolgt z.B. mittels SIMS, TIMS oder MC-ICP-MS.