X射線衍射儀的波長和晶體內部原子面之間的間距相近，晶體可以作為X射線的空間衍射光柵，即一束X射線照射到物體上時，受到物體中原子的散射，每個原子都產生散射波，這些波互相干涉，結果就產生衍射。衍射波疊加的結果使射線的強度在某些方向上加強，在其他方向上減弱。分析衍射結果，便可獲得晶體結構。
 

　　X射線衍射儀的形式多種多樣，用途各異，但其基本構成很相似，為X射線衍射儀的基本構造原理圖，主要部件包括4部分。
 

　　(1)高穩定度X射線源提供測量所需的X射線,改變X射線管陽極靶材質可改變X射線的波長,調節陽極電壓可控制X射線源的強度。
 

　　(2)樣品及樣品位置取向的調整機構系統樣品須是單晶、粉末、多晶或微晶的固體塊。
 

　　(3)射線檢測器檢測衍射強度或同時檢測衍射方向,通過儀器測量記錄系統或計算機處理系統可以得到多晶衍射圖譜數據。
 

　　(4)衍射圖的處理分析系統現代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系統,它們的特點是自動化和智能化。
 

　　X射線衍射儀應用領域：
 

　　金屬固溶體、合金相結構、氧化物相合成、材料結晶狀態、金屬合金化、金屬合金薄膜與取向焊接金屬相、各種纖維結構與取相、結晶度、原料的晶型結構檢驗、金屬的氧化、各種陶瓷與合金的相變、晶格參數測定、非晶態結構、納米材料粒度、礦物原料結構、建筑材料相分析、水泥的物相分析；
 

　　非金屬材料的X射線衍射技術可以分析材料合成結構、氧化物固相相轉變、電化學材料結構變化、納米材料摻雜、催化劑材料摻雜、晶體材料結構、金屬非金屬氧化膜、高分子材料結晶度、各種沉積物、揮發物、化學產物、氧化膜相分析、化學鍍電鍍層相分析等。