Kiteet ovat solurakenteita, joilla on säännöllinen toistuva kuvio ja joita esiintyy epäorgaanisissa mineraaleissa ja metalleissa. Eri materiaaleilla on erityisiä optisia ominaisuuksia, kun ne altistuvat näkyvän valon taajuuksille tai suuremmalle röntgensäteilylle. Röntgendiffraktometri tuottaa säteilyä tai energiaa röntgentaajuuksilla, ja sitä voidaan käyttää kiteisten rakenteiden tutkimiseen. Difraktio on termi, joka viittaa valon tai energian taipumiseen sen vuorovaikutuksesta materiaalin tai nesteen kanssa.
Röntgendiffraktometrin rakenne sisältää useita keskeisiä osia. Röntgenlähde sisältää lähdeputken ja kollimoivan raon, joka luo kapean säteen. Näytteet sijoitetaan näytteenpitimeen kiinteälle etäisyydelle lähteestä. Ilmaisimessa on tuikelaskuri, joka mittaa hajaantuneen energian. Jotkut yksiköt lisäävät goniometrin, joka on liikkuva ilmaisin, joka mittaa röntgenenergian kulman.
Kun röntgentaajuus lähetetään näytteelle, se diffraktoidaan tietyissä kulmissa materiaalin perusteella. Tämä johtuu röntgensäteen vuorovaikutuksesta kiderakenteen kanssa. Säde on taivutettu ja poistuu materiaalin pinnalta, ja se voidaan sitten mitata tuikelaitteella. WL Bragg kehitti 1900 -luvun alussa laskennan kulman määrittämiseksi, ja tästä tuli vakiomenetelmä diffraktiotietojen tulkitsemiseksi.
Röntgendiffraktiota voidaan käyttää kiteisten materiaalien ja metallien karakterisointiin, koska hyvin pienet etäisyydet erottavat kiderakenteen. Röntgensäteen energialla on aallonpituudet, jotka ovat samanlaisia kuin kiteiden välinen etäisyys. Tämän seurauksena kiderakenteet taivuttavat röntgenenergiaa mitattavissa ja yhtenäisissä kuvioissa.
Koska materiaalit on altistettu röntgensäteille, on kehitetty tietokirjasto yhteenvetoksi monenlaisten materiaalien ominaisuuksista. Metalleilla, kiinteillä aineilla ja joillakin nesteillä on erityisiä taitekykyominaisuuksia. Röntgendiffraktometriä voidaan käyttää tunnetun mineraalin ominaisuuksien määrittämiseen tai tuntemattoman analysointiin viittaamalla kirjastoon.
Ohutkalvotekniikkaa käytetään mikropiirien elektroniikan valmistuksessa. Kalvo levitetään kiinteälle alustalle, ja röntgendiffraktometriä voidaan käyttää laadunvalvontaan. Difraktiokulmien analyysi voi määrittää kalvon ja alustan rajapinnan laadun.
Materiaalit, joissa on kiteisiä rakenteita, kehittävät erilaisia molekyylirakenteita kuormitettuna. Röntgendiffraktometri voi mitata jännittyneiden materiaalien eroja. Jännittämättömän kiteen vertailustandardia verrataan testattuun materiaaliin ja vertailua voidaan käyttää jännityksen mittaamiseen. Tätä tekniikkaa voidaan käyttää metalliosien analysointiin, jotka ovat epäonnistuneet iän tai ylikuormituksen vuoksi.