Đây là một trong những phương pháp khá phổ biến để nghiên cứu vật liệu, đặc biệt là trong nghiên cứu cấu trúc tinh thể.
Nguyên tắc:
Theo lý thuyết, cấu tạo tinh thể, mạng lưới tinh thể được cấu tạo từ những nguyên tử hay ion phân bố đều đặn trong không gian, tuân theo một quy luật xác định. Khoảng cách giữa các nguyên tử (hay ion) cỡ vài Ao, xấp xỉ bước sóng tia X. Do đó khi chùm tia X tới đập vào bề mặt tinh thể và đi vào bên trong thì mạng tinh thể đóng vai trò là một cách tử. Trong mạng tinh thể các nguyên tử hay ion có thể phân bố trờn cỏc mặt phẳng song song nhau.
nghiệp
Các nguyên tử bị kích thích bởi chùm tia X này sẽ trở thành những tâm tán xạ. Hiệu quang trình của hai tia tán xạ bất kỳ trên hai mặt phẳng cạnh nhau theo điều kiện giao thoa phải bằng số nguyên lần độ dài bước sóng ánh sáng:
∆ = 2d.sinθ = n.λ
nghiệp
Trong đó:
d: Khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song θ: Góc giữa chùm tia x và mặt tinh thể.
n: Số nguyên tử (n = 1,2,3…).
Đây là hệ thức vulf-bragg, là phương trình cơ bản nghiên cứu cấu trúc mạng tinh thể. Căn cứ vào cực đại nhiễu xạ trên giản đồ XRD tìm được 2θ, từ đó tính được d. Vì mỗi chất có giá trị d đặc trưng nên từ đó ta tính được thành phần cấu trúc mạng tinh thể.
Mối liên quan giữa khoảng cách d và thông số mạng là khác nhau đối với mỗi cấu trúc tinh thể. Định luật bragg cho biết quan hệ giữa bước sóng tia tới, góc tới và khoảng cách giữa các mặt mạng có chỉ số miller hkl. Đối với mạng lập phương ta có:
dhkl = a/(h2+k2+l2)1/2
nên λ = 2asinθ/( h2+k2+l2)1/2 hay sin2θ= λ2( h2+k2+l2)/4a2, ứng với mỗi giá trị (h2+k2+l2) tức là ứng với mỗi mặt mạng sẽ có tương ứng một góc θ thỏa mãn định luật bragg, từ đó xác định kiểu ô mạng và a. Các phương pháp nhiễu xạ tia X như nhiễu xạ bột, nhiễu xạ đơn tinh thể, nhiễu xạ nơtron. Dựa trên phương pháp nhiễu xạ tia X có thể xác định tính pha trong các mẫu.