利用 X射線與物質間的交互作用來分析物質的結構、組織和成分的一種材料物理試驗。
X射線是德國人W C 倫琴于 1895年發現的。它是一種肉眼不可見的射線，但能使感光材料感光和熒光物質發光；具有較強的穿透物質的本領；能使氣體電離；與可見光一樣，它是沿直線傳播的，在電磁場中不發生偏轉。由于當時對其本質不甚了解，因此稱之為X射線。后人為了紀念其發現者，也稱為倫琴射線。
1912年，德國人Mvon勞厄等通過實驗證實，X射線與晶體相遇時能發生衍射現象，證明了它是一種波長很短的電磁波，從而奠定了X射線衍射學的基礎。1912～1913年英國人布喇格父子在進行大量的晶體結構分析的基礎上闡明，可以將晶體的衍射現象看作是晶體某些晶面的“鏡面反射”的結果。當這些晶面與 X射線入射方向所形成的角度θ、該組晶面的晶面間距d和入射線的波長λ之間符合2dsinθ=nλ條件時才能產生反射。式中n為任意正整數，稱為衍射級數。這一方程稱為布喇格定律。
x-ray是波長在0.01~50nm范圍內的電磁輻射，x-ray與所有粒子相同，也具有波粒兩象性。
波動性用波長或頻率描述， v=c/λ，粒子性用能量描述，其關系有：
E=hv=h·c/λ，
動量P=h/λ。
由于x-ray能量較大，常用能譜表示。
X-射線衍射分析 x-ray 的波長與物質微觀結構中原子、分子間距離相當，可被晶體衍射，可以判斷晶體的結