X 射线衍射（XRD）是固体结构研究的基础技术，可为目标样品的化学组成和结构排列提供独特的光谱信息。根据布拉格定律，测量X射线管发射的一次X射线与其衍射束的夹角以及衍射束的强度，进而获得相关数据。因此，我们可以使用许多不同的透射-反射几何来分析特定的样品。当然，在仪器上是需要配置一系列直观的运动部件。衍射是一种光学过程，光束会绕过物质边缘或穿过缝隙后扩散开来。衍射同样会发生在原子层面，绕原子核运动的电子将根据存在电子的数量对光相干散射。在晶体和多晶材料中，原子周期性排列，这意味着它们也可以对短波长的光相长干涉，并产生衍射图样。众所周知 X 射线的波长是足够短的，那它就可以按照这种方式发生散射。在 XRD 检测中，将样品置于样品仓内，一次X 射线按照相关的衍射几何（例如 Theta-Theta Bragg-Brentano）定义的角度对样品进行轰击。在粉末XRD（也称XRPD）中，其中最常用的一种几何是Bragg-Brentano 几何它依赖于多个运动部件去探测样品产生的二次散射 X 射线，以获得一张完整的衍射图谱。如果符合布拉格定律，那么当一次 X 射线束与样品相互作用时，它会发生衍射并产生可被探测器采集的二次射线束。此时，就产生了一张带有样品独特晶体学结构特征的衍射图样。配置实时位置敏感型探测器的衍射仪，则可以提供更多的动态信息，例如热力学变化导致的随时间变化的相变。XRD谱图可以用于各种结构研究，例如物相信息的指纹识别，这需要将衍射角度位置以及相对强度与可用数据库中的现有数据进行对比。这也是在一系列工业过程中最被广泛接收的物相控制筛查的方法之一。
