引言：
X射線又稱倫琴射線，是德國科學家倫琴1895年發現的．X射線和可見光一樣屬於電磁輻射，但其波長比可見光短得多，介於紫外線與伽瑪射線之間，為10-2~ 102Å（1Å=10-8mm），其特點是波長短、穿透力強．X射線和其他電磁波一樣，能產生反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等現象。由於其波長短，用普通光柵觀察不到它的衍射現象．但是在物質的微觀結構中，原子和分子的距離（1~10A）正好落在X射線的波長範圍內， 具有有規則的點陣結構，相當於一個三維的立體光柵，所以物質（特別是晶體）對ⅹ射線的散射和衍射能夠傳遞極為豐富的微觀結構資訊。可以說，大多數關於X射線光學性質的研究及其應用都集中在散射和衍射現象上，尤其是衍射方面。目前X射線在物理學、材料科學、化學、生物學、醫學等科技領域得到了廣泛的應用．
原理：
布拉格父子對X射線在晶體上的衍射提出了一個簡明有效的解釋．當X射線照射到晶體上時，組成晶體的每個原子都可以看作一個次波源，向各個方向發出衍射線，它們的疊加可以分為：同一原子層中不同子波源所發出子波的相干疊加，布拉格認為只有按反射線方向疊加的強度為最大；其次是不同原子層中各原子發出子波的相干疊加，其強度由相鄰上下兩層原子發出反射線的光程差確定．
如圖上圖所示，設兩原子層之間的晶面間距為d（稱為晶格常數），當一束平行的相干X射線以掠射角θ入射時，則相鄰兩原子層的反射線的光程差為
AC+CB＝2dsinθ
若在該方向上得到不同晶面上原子散射線的相干加強，則必須滿足以下的干涉極大條件
2dsinθ=nλ（n=1，2，3。。。）
這就是晶體學領域著名的布拉格方程。對一定的晶面系，當入射角θ滿足布拉格公式時，在晶體上的衍射線將互相加強，從而在該反射線方向上形成主極大，並在接收的探測器上形成亮斑．
布拉格方程在現代科技中具有極其重要的作用，如果我們採用波長已知為λ的光源作為激發源，透過X射線光譜儀測定角後，計算產生衍射的晶體的d值，就可以知道所分析物質的晶格間距，從而瞭解待測物的結構性質。這即是X射線衍射分析（XRD）的工作原理。
應用領域：
X 射線衍射技術已經成為最基本、最重要的一種材料結構表徵手段，應用範圍也十分廣闊，遍及物理、化學、地質、生命科學、工程及材料等各個領域，並且其在材料科學和成功領域的應用尤為重要。下面我們簡略列舉一下其主要應用的幾個方面：
物相分析
物相分析是X射線衍射在材料分析中應用最多的方向，是材料研究的前期分析工作之一。物相分析包括定性分析和定量分析。定性分析是把對材料測得的晶面間距及衍射強度和標準物相的衍射資料相比較，確定材料中存在的物相；後者則是根據衍射資料中衍射峰的位置和強度，確定材料中各相的含量。目前，做物相定量分析主要是利用reitveld結構精修的辦法進行數學處理得出各物相的具體含量。物相定量分析方法在物理、化學、材料等學科領域得到了廣泛應用。
結晶度測定
結晶度直接影響材料的效能，因此結晶度的測定就顯得尤為重要了。結晶度是表徵材料結晶部分在整個樣品中所佔比重的一個物理量。結晶度的測定方法有很多種，例如X射線衍射法、紅外光譜法、密度法、差示掃描量熱法等。X射線衍射法是比較簡單快捷的測定方法。此法測得的是總散射強度，它是整個空間物質散射強度之和，只與初級射線的強度、化學結構、參加衍射的總電子數即質量多少有關，而與樣品的序態無關。因此如果能夠從衍射圖上將結晶散射和非結晶散射分開的話，則結晶度即是結晶部分散射對散射總強度之比。
精密測定點陣引數
精密測定點陣引數 常用於相圖的固態溶解度曲線的測定。溶解度的變化往往引起點陣常數的變化；當達到溶解限後，溶質的繼續增加引起新相的析出，不再引起點陣常數的變化。這個轉折點即為溶解限。另外點陣常數的精密測定可得到單位晶胞原子數，從而確定固溶體型別；還可以計算出密度、膨脹係數等有用的物理常數。
除此之外，X射線衍射還可用於結構相變、外延片應變狀態、晶粒尺寸、結構畸變、薄膜厚度、材料密度、組織結構、殘餘應力等的測試分析。
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