X射线分析仪分为单晶分析仪和多晶分析仪（又称粉末分析仪）。

单晶X射线分析仪主要是针对单个晶体中的原子或原子团的排布进行分析，通过解析原子在晶体中的排布规律，给出晶体的具体结构，进而推测出晶体的可能的性能特点。单晶X射线广泛用于有机分子、生物大分子等结构的测定，用于分析分子的具体结构性能，制定合适的合成路线。

X射线多晶分析仪是用于多晶粉末的结构分析的。在化工实验和开发过程中，催化剂一般都是由多晶的无机材料组成，其结构的分析就会大量用到此技术。粉末X射线衍射仪已经成为固态物质分析和鉴定工作必不可少的分析仪器，可用于材料的物相鉴定和定量分析、结晶度分析、晶体结构分析、结构参数（如相界、分子筛硅铝比、宏观应力、热膨胀系数等）的测定、晶粒尺寸、织构分析、薄膜分析、小角散射等的分析测试。

X射线衍射的基本原理是布拉格方程，如下式所示：

式中，d为晶面间距；θ为入射线与晶面夹角；λ为入射线波长；n为晶面层数。

如图1-32所示，当一束X射线以入射角为θ入射在具有三维长程有序的晶体上时，晶体中的每个原子对X射线都发生散射。各个原子的散射X射线发生相互干涉，当其相位相同时会产生衍射，在此方向上就会产生衍射线。不同的晶面其晶面间距不同，故其衍射角也不相同，产生的衍射强度不同。根据不同晶体原子不同的排布，产生各不相同的衍射图谱来判断晶体的点阵排布。(www.daowen.com)

图1-32　X射线晶格衍射图

一般来说，得到的衍射线的位置和方向就可以得到晶体的结构、待测样品的物相组成，位置的细微变化可以得到结构和组分的细微变化或者宏观应力等信息。衍射线的强度和相对强度的变化可以得到成分的含量、晶体的完整性、结晶度以及晶粒的取向和分布等信息。

图1-33是X射线衍射仪的结构组成图，主要由X射线发生器、样品及测角仪、检测记录系统和计算机系统四部分构成。其中X射线发生器是提供测量所需的X射线，通过改变阳极靶材料可以改变其波长，通过调节阳极电压可以控制产生的X射线的强度。样品及测角仪系统是样品的位置取向调整系统，可通过测角仪的转动收集不同方向的X衍射线。检测记录系统则根据X射线的方向检测并记录，通过角度和强度得到多晶衍射图谱数据。计算机系统是将得到的谱图数据通过专用的处理分析软件进行分析鉴定。

图1-33　X射线衍射仪的结构组成图