X射線衍射儀XRD是利用X射線在晶體物質中的衍射效應進行物質結構分析的技術。每一種結晶物質，都有其特定的晶體結構，包括點陣類型、晶面間距等參數，用具有足夠能量的X射線照射試樣，試樣中的物質受激發，會產生二次熒光X射線（標識X射線），晶體的晶面反射遵循布拉格定律。通過測定衍射角位置（峰位）可以進行化合物的定性分析，測定譜線的積分強度（峰強度）可以進行定量分析，而測定譜線強度隨角度的變化關系可進行晶粒的大小和形狀的檢測。
X射線同無線電波、可見光、紫外線等一樣，本質上都屬于電磁波，只是彼此之間占據不同的波長范圍而已。X射線的波長較短，大約在10-8～10-10cm之間。X射線分析儀器上通常使用的X射線源是X射線管，這是一種裝有陰陽極的真空封閉管，在管子兩極間加上高電壓，陰極就會發射出高速電子流撞擊金屬陽極靶，從而產生X射線。當X射線照射到晶體物質上，由于晶體是由原子規則排列成的晶胞組成，這些規則排列的原子間距離與入射X射線波長有相同數量級，故由不同原子散射的X射線相互干涉，在某些特殊方向上產生強X射線衍射，衍射線在空間分布的方位和強度，與晶體結構密切相關不同的晶體物質具有自己*的衍射樣，這就是X射線衍射的基本原理。
當一個外來電子將K層的一個電子擊出成為自由電子（二次電子），這是原子就處于高能的不穩定狀態，必然自發地向穩態過渡。此時位于外層較高能量的L層電子可以躍遷到K層。能量差ΔE=EL-EK=hν將以X射線的形式放射出去，其波長λ＝h/ΔE必然是個僅僅取決于原子序數的常數。這種由L→K的躍遷產生的X射線我們稱為Kα輻射，同理還有Kβ輻射，Kγ輻射。不過應當知道離開原子核越遠的軌道產生躍遷的幾率越小，所以高次輻射的強度也將越來越小。
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