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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，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。對于晶體材料，當待測晶體與入射束呈不同角度時，那些滿足布拉格衍射的晶面就會被檢測出來，體現在XRD圖譜上就是具有不同的衍射強度的衍射峰。對于非晶體材料，由于其結構不存在晶體結構中原子排列的長程有序，只是在幾個原子范圍內存在著短程有序，故非晶體材料的XRD圖譜為一些漫散射饅頭峰。
X射線衍射儀是利用衍射原理，精確測定物質的晶體結構，織構及應力，精確的進行物相分析，定性分析，定量分析。廣泛應用于冶金，石油，化工，科研，航空航天，教學，材料生產等領域。
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