Kristāli ir šūnu struktūras, kurām ir regulārs atkārtošanās modelis, un tie atrodas neorganiskajos minerālos un metālos. Dažādiem materiāliem ir īpašas optiskās īpašības, ja tie tiek pakļauti redzamās gaismas frekvencēm vai lielākai rentgenstaru enerģijai. Rentgenstaru difraktometrs rada starojumu vai enerģiju rentgenstaru frekvencēs, un to var izmantot kristālisko struktūru pētīšanai. Difrakcija ir termins, kas attiecas uz gaismas vai enerģijas saliekšanos tās mijiedarbības rezultātā ar materiālu vai šķidrumu.
Rentgenstaru difraktometra uzbūve ietver vairākas galvenās daļas. Rentgena avots ietver avota cauruli un kolimējošu spraugu, kas rada šauru staru. Paraugus ievieto paraugu turētājā noteiktā attālumā no avota. Detektorā ir iekļauts scintilācijas skaitītājs, kas mēra difrakcijas enerģiju. Dažas ierīces pievieno goniometru, kas ir kustīgs detektors, kas mēra rentgenstaru enerģijas leņķi.
Kad rentgenstaru frekvence tiek nosūtīta uz paraugu, tā tiek izkliedēta noteiktos leņķos, pamatojoties uz materiālu. To izraisa rentgenstaru staru mijiedarbība ar kristāla struktūru. Stars ir saliekts un atstāj materiāla virsmu, un pēc tam to var izmērīt ar scintilatoru. WL Bragg 1900. gadu sākumā izstrādāja aprēķinu, lai definētu leņķi, un tas kļuva par standarta metodi difrakcijas datu interpretācijai.
Rentgenstaru difrakciju var izmantot kristālisku materiālu un metālu raksturošanai, jo kristāla struktūru atdala ļoti mazi attālumi. Rentgenstaru enerģijai ir viļņu garumi, kas ir līdzīgi starpkristālu atstatumam. Tā rezultātā kristāla struktūras salieks rentgenstaru enerģiju izmērāmos un konsekventos modeļos.
Tā kā materiāli ir pakļauti rentgena stariem, ir izveidota datu bibliotēka, lai apkopotu dažādu materiālu raksturlielumus. Metāliem, cietām vielām un dažiem šķidrumiem ir specifiskas refrakcijas īpašības. Rentgenstaru difraktometru var izmantot, lai noteiktu zināma minerāla īpašības vai palīdzētu analizēt nezināmu, izmantojot bibliotēku.
Plānās plēves tehnoloģija tiek izmantota mikroshēmu elektronikas ražošanā. Filma tiek uzklāta uz cietas pamatnes, un kvalitātes kontrolei var izmantot rentgenstaru difraktometru. Difrakcijas leņķu analīze var noteikt plēves un substrāta saskarnes kvalitāti.
Materiāli ar kristāliskām struktūrām stresa apstākļos attīstīs dažādas molekulārās struktūras. Rentgenstaru difraktometrs var izmērīt atšķirības saspringtos materiālos. Nesaspriegtā kristāla atsauces standarts tiek salīdzināts ar pārbaudīto materiālu, un salīdzinājumu var izmantot, lai izmērītu spriegumu. Šo paņēmienu var izmantot tādu metāla detaļu analīzei, kuras ir bojātas vecuma vai pārslodzes dēļ.