利用 X射線在晶體中產生的衍射現象和佈喇格公式來測定晶體結構特性的射線式分析儀器。X射線與光波一樣，也是電磁波。晶體中一系列排列整齊的原子點陣類似於衍射光柵中的刻線，當X射線射到晶體樣品時便產生衍射。如果入射的 X射線與晶格平面的交角θ符合佈喇格公式：2dsinθ＝nλ，則在θ′＝θ的出射方向上XX射線的強度為最大（圖1）。式中d為晶面間距，又稱晶格常數；λ為X射線的波長；n為對應的衍射級數，n＝0，1，2，3，……。
根據佈喇格公式可知，X射線衍射現象有兩種可能的用途：①已知λ和θ求出d；②已知d和θ求出λ。前者是X射線衍射儀的主要功能，它能精確地測定晶體的晶格常數、晶格應變、晶體缺陷、晶粒直徑和晶軸方向等，是研究金屬、半導體和光學晶體的一種重要手段。後者類似於光譜儀器或電子微探針的功能，可測定被測晶體樣品中所含的元素成分和含量。
X射線衍射儀由X射線機、測角儀（包括精密測角臺、狹縫、樣品座和探測器的轉動系統）和探測器（由計數管、脈沖高度分析器、定標器和記錄顯示部分組成）3部分組成（圖2）。X射線機所輻射的波長決定於X射線管的材料，一般所用銅靶的波長為0.154納米。X射線的強度則與靶電壓有關，一般電壓為10～60千伏。X射線通過狹縫射入樣品，轉動測角臺使探測器接收出射的 X射線。探測器的轉動范圍為-100°～＋165°，測角精度可達0.001°。新型X射線衍射儀的結構原理基本相同，但采用瞭電子計算機或微處理器，加快瞭數據處理速度。
參考書目
周公度：《晶體結構測定》，科學出版社，北京，1981。