Kristali su stanične strukture koje se redovito ponavljaju, a prisutni su u anorganskim mineralima i metalima. Različiti materijali imaju specifična optička svojstva kada su izloženi frekvencijama vidljive svjetlosti ili višoj energiji rendgenskih zraka. Rentgenski difraktometar proizvodi zračenje ili energiju u rendgenskim frekvencijama i može se koristiti za proučavanje kristalnih struktura. Difrakcija je pojam koji se odnosi na savijanje svjetlosti ili energije zbog interakcije s materijalom ili tekućinom.
Konstrukcija rendgenskog difraktometra uključuje nekoliko ključnih dijelova. Izvor rendgenskih zraka uključuje izvornu cijev i kolimirajući prorez koji stvara uski snop. Uzorci se stavljaju u držač uzorka na fiksnoj udaljenosti od izvora. Detektor uključuje scintilacijski brojač koji mjeri difrakcijsku energiju. Neke jedinice dodaju goniometar, koji je pokretni detektor koji mjeri kut rendgenske energije.
Kada se rendgenska frekvencija šalje uzorku, ona se difraktira pod određenim kutovima na temelju materijala. To je uzrokovano interakcijom zraka rendgenskih zraka s kristalnom strukturom. Zraka se savija i napušta površinu materijala, a zatim se može mjeriti scintilatorom. WL Bragg je ranih 1900-ih razvio izračun za definiranje kuta i to je postalo standardna metoda za tumačenje podataka o difrakciji.
Difrakcija rendgenskih zraka može se koristiti za karakterizaciju kristalnih materijala i metala jer vrlo male udaljenosti razdvajaju kristalnu strukturu. Energija rendgenskih zraka ima valne duljine slične međukristalnom razmaku. Kao rezultat toga, kristalne strukture će savijati energiju rendgenskih zraka u mjerljive i dosljedne uzorke.
Kako su materijali bili izloženi rendgenskim zrakama, razvijena je knjižnica podataka kako bi se sažele karakteristike širokog spektra materijala. Metali, krute tvari i neke tekućine imaju specifična svojstva loma. Rentgenski difraktometar može se koristiti za određivanje svojstava poznatog minerala ili pomoći u analizi nepoznatog referenciranjem biblioteke.
Tehnologija tankog filma koristi se u proizvodnji elektronike za mikro krugove. Film se nanosi na čvrstu podlogu, a za kontrolu kvalitete može se koristiti rendgenski difraktometar. Analiza difrakcijskih kutova može odrediti kvalitetu sučelja filma i supstrata.
Materijali s kristalnom strukturom će razviti različite molekularne strukture kada su pod stresom. Rentgenski difraktometar može mjeriti razlike u materijalima pod opterećenjem. Referentni standard nenapregnutog kristala uspoređuje se s ispitivanim materijalom, a usporedba se može koristiti za mjerenje naprezanja. Ova tehnika se može koristiti za analizu metalnih dijelova koji su otkazali zbog starosti ili preopterećenja.