Khi nhu cầu về vật liệu hiệu suất cao tăng lên thì tầm quan trọng của kỹ thuật bề mặt cũng tăng theo. Bề mặt của vật liệu là điểm tương tác với môi trường bên ngoài và các vật liệu khác, đồng thời sẽ ảnh hưởng đến các yếu tố như tốc độ ăn mòn, hoạt tính xúc tác, đặc tính kết dính, độ ẩm, điện thế tiếp xúc và cơ chế hư hỏng.

Việc sửa đổi bề mặt có thể được sử dụng để thay đổi hoặc cải thiện các đặc tính này; phân tích bề mặt được sử dụng để hiểu hóa học bề mặt và kiểm tra hiệu quả của kỹ thuật bề mặt. Từ lớp phủ chống dính cho dụng cụ nấu ăn cho đến các thiết bị điện tử màng mỏng và bề mặt hoạt tính sinh học, quang phổ quang điện tử tia X là một trong những công cụ tiêu chuẩn để xác định đặc tính bề mặt.

Quang phổ quang điện tử tia X (XPS), còn được gọi là quang phổ điện tử để phân tích hóa học (ESCA), là một kỹ thuật phân tích hóa học bề mặt của vật liệu. XPS có thể đo thành phần nguyên tố cũng như trạng thái hóa học và điện tử của các nguyên tử trong vật liệu.

Phổ XPS thu được bằng cách chiếu xạ một bề mặt rắn bằng chùm tia X và đo động năng của các electron được phát ra từ đỉnh 1-10 nm của vật liệu. Phổ quang điện tử được ghi lại bằng cách đếm các electron bật ra trên một phạm vi động năng. Năng lượng và cường độ của các đỉnh quang điện tử cho phép xác định và định lượng tất cả các nguyên tố bề mặt (trừ hydro).