x射线晶体学技术用于确定的原子和分子结构水晶,水晶原子束引起的事件x射线来衍射成许多特定的方向。通过测量这些衍射光束的角度和强度晶体可以产生一个三维图像的密度电子在晶体内。从这个电子密度,在晶体内部原子的平均位置可以确定,以及他们的化学键,他们的晶体障碍和其他各种信息。

　　x射线晶体学与其他几种方法确定原子结构。类似的可以由散射电子或衍射模式中子同样的解释傅里叶变换。如果不能获得足够大的单晶,各种其他x射线方法可以应用于获得更少的详细信息;这些方法包括纤维衍射,粉末衍射(如果样品没有结晶)小角x射线散射(粉煤灰)。如果材料在调查中只有可用的形式纳米晶体粉末或遭受贫穷的结晶度,的方法电子晶体学可以申请确定原子结构。

　　因为很多材料可以形成晶体盐,金属,矿物质,半导体以及各种无机、有机物质，x射线晶体学已经基本在许多科学领域的发展。在最初几十年的使用,这种方法确定原子的大小,长度和类型的化学键,量子差异的各种材料,尤其是矿物质和合金。该方法还透露许多生物分子的结构和功能,包括维生素、毒品、蛋白质和核酸如DNA。x射线晶体学仍然是主要方法描述新材料和辨别材料的原子结构出现类似的其他实验。x射线晶体结构也可以解释不同寻常电子或弹性材料的性质,阐明化学相互作用和过程,或作为依据设计药物。

　　在单晶x射线衍射测量,安装在一个晶体测角仪。测角仪用于水晶在选定的方向位置。水晶是被晶体分析管放射的聚焦单色x射线,产生一个衍射图样定期间隔的点称为反射。不同方向的二维图像转化为一个三维晶体中电子的密度模型使用的数学方法傅里叶变换以样本,结合化学数据。可怜的决议(模糊性)甚至错误可能导致晶体太小,或在其内部构成不够统一。

　　所有上述x射线衍射方法,散射弹性;散射x射线有相同的波长传入的x射线。相比之下,非弹性散射x射线方法是有用的在研究励磁的示例如等离子体,晶体场和轨道作用,磁振子,和声子,而不是它的原子的分布。