x射線結晶學是一種根據晶體分析管發(fā)射的Ｘ射線對晶體穿透時會形成不同形式的彈性散射;即x射線有相同的能量,因此相同的波長,傳入晶體的x射線,只有改變了方向。相比之下,非彈性散射能量轉移的發(fā)生在從傳入的x射線晶體。這樣的非彈性散射減少了能量(或增加波長)即將離開的光束。非彈性散射等探測是有用的物質,但不是在決定中散射的分布,這是x射線結晶學的目標。

晶體的原子規(guī)則排列,x射線可以被認為是一波又一波的電磁輻射。原子散射x射線波,主要通過原子的電子。就像海浪的燈塔產生二次循環(huán)波來自燈塔,所以x射線引人注目的一個電子產生二次電子發(fā)出的球面波。這種現象被稱為彈性散射和電子(或燈塔)稱為散射體。一個常規(guī)數組中球面波的散射產生一個常規(guī)數組中。

由于晶體衍射實際上是晶體中每個原子的電子密度對晶體分析管X射線的衍射的疊加，衍射數據反映的是電子密度進行傅立葉變換的結果，用結構因子來表示。通過對結構因子進行反傅立葉變換，就可以獲得晶體中電子密度的分布。而結構因子是與波動方程相關的，計算結構因子需要獲得波動方程中的三個參數，即波的振幅、頻率和相位。

在獲得單晶之后，就需要進行衍射實驗，即用X射線打到晶體上，產生衍射，并記錄衍射數據。X射線的來源主要有兩種，一種是在常用X射線儀上使用的，通過高能電子流轟擊銅靶，產生多個特征波長的X射線，其中使用的CuKα的波長為1.5418；另一種就是利用同步輻射所產生的X射線，其波長可以變化。同步輻射X射線可以分為角散同步輻射和能散同步輻射兩種，角散同步輻射的實驗原理與通常的X射線衍射儀是一樣的，不過波長更低，能量更高；而能散使用白光入射，即入射光具有連續(xù)波長，收集的衍射信號是在固定角度進行的，它的分辨率較角散同步輻射低，技術要求也較低?，F在國內的北京同步輻射實驗站已經升級成了角散的。