當(dāng)一束單色X射線照射到晶體上時，晶體中原子周圍的電子受X射線周期變化的電場作用而振動，從而使每個電子都變?yōu)榘l(fā)射球面電磁波的次生波源。所發(fā)射球面波的頻率與入射的X射線相一致。基于晶體結(jié)構(gòu)的周期性，晶體中各個原子（原子上的電子）的散射波可相互干涉而疊加，稱之為相干散射或衍射。X射線在晶體中的衍射現(xiàn)象，實質(zhì)上是大量原子散射波相互干涉的結(jié)果。每種晶體所產(chǎn)生的衍射花樣都反映出晶體內(nèi)部的原子分布規(guī)律。

　　X射線衍射儀XRD主要部件包括4部分：

　?。?）高穩(wěn)定度X射線源提供測量所需的X射線，改變X射線管陽極靶材質(zhì)可改變X射線的波長，調(diào)節(jié)陽極電壓可控制X射線源的強(qiáng)度。

　?。?）樣品及樣品位置取向的調(diào)整機(jī)構(gòu)系統(tǒng)樣品須是單晶、粉末、多晶或微晶的固體塊。

　　（3）射線檢測器檢測衍射強(qiáng)度或同時檢測衍射方向，通過儀器測量記錄系統(tǒng)或計算機(jī)處理系統(tǒng)可以得到多晶衍射圖譜數(shù)據(jù)。

　?。?）衍射圖的處理分析系統(tǒng)現(xiàn)代X射線衍射儀都附帶安裝有專用衍射圖處理分析軟件的計算機(jī)系統(tǒng)，它們的特點(diǎn)是自動化和智能化。

　　X射線衍射儀XRD進(jìn)行定性分析時可以得到下列信息：

　　A.根據(jù)XRD譜圖信息，可以確定樣品是無定型還是晶體：無定型樣品為大包峰，沒有精細(xì)譜峰結(jié)構(gòu)；晶體則有豐富的譜線特征。把樣品中強(qiáng)峰的強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的進(jìn)行對比，可以定性知道樣品的結(jié)晶度。

　　B.通過與標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對比，可以知道所測樣品由哪些物相組成（XRD主要的用途之一）。基本原理：晶態(tài)物質(zhì)組成元素或基團(tuán)如果不相同或其結(jié)構(gòu)有差異，它們的衍射譜圖在衍射峰數(shù)目、角度位置、相對強(qiáng)度以及衍射峰形上會顯現(xiàn)出差異（基于布拉格方程，后面會詳細(xì)解析）。

　　C.通過實測樣品和標(biāo)準(zhǔn)譜圖值的差別，可以定性分析晶胞是否膨脹或者收縮的問題，因為XRD的峰位置可以確定晶胞的大小和形狀。