X線回折（XRD）は、X線の波と粒子という2つの性質を利用して、結晶性材料の構造に関する情報を取得するものです。 この技術の主な用途は、その回折パターンに基づく化合物の同定および特性評価です。
単色X線の入射ビームがターゲット物質と相互作用するときに生じる主な効果は、ターゲット物質内の原子からのそれらのX線の散乱です。 規則的な構造を持つ物質（結晶性）では、散乱されたX線は建設的および破壊的な干渉を受ける。 これが回折のプロセスである。 結晶によるX線の回折は、ブラッグの法則、n(λ) = 2d sin(θ)で記述されます。 回折の可能な方向は、材料の単位セルの大きさと形状に依存します。 回折波の強度は、結晶構造中の原子の種類と配列に依存する。 しかし、ほとんどの材料は単結晶ではなく、多くの微小な結晶があらゆる方向に配列された多結晶体または粉末と呼ばれる構造をしています。 結晶がランダムに配向した粉末をX線ビームに当てると、ビームはすべての可能な原子間平面を見ることができる。
パラフォーカシング（またはブラッグブレンタノ）回折計は、回折装置としては最も一般的な形状である。 さらに、この形状では、光源から試料までの距離が一定で、試料から検出器までの距離と等しいことが要求される。 アライメントエラーは、しばしば位相同定の困難や不適切な定量化につながる。 試料の位置がずれていると、許容できない試料の変位誤差が生じることがあります。 試料の平面度、粗さ、位置の制約により、インラインでの試料測定ができない。 さらに、従来のXRDシステムは、高出力のX線源を採用し、試料上のX線フラックスを増加させ、試料からの検出回折信号を増加させるだけでなく、高い電力要件を持つかさばる装置に基づいていることが多い。
ポリキャピラリーX線光学系は、これらの欠点と制約の多くを克服し、XRDアプリケーションを強化するために使用することができます。 ポリキャピラリ・コリメート光学系は、高発散ビームを低発散の擬似平行ビームに変換する。 これにより、試料の位置、形状、粗さ、平坦度、透明度など、パラフォーカシング・ジオメトリー特有のピーク位置や強度の誤差を大幅に低減・除去するパラレルビームXRD装置ジオメトリーを形成することが可能です。 ポリキャピラリー集光光学系は、発散型X線源からX線を集め、試料表面で数十マイクロメートルの小さな集光ビームに導くことで、小さな試料や小さな試料の特徴を利用したマイクロX線回折の用途に使用されます。
X線光学系を用いたX線回折は、薄膜分析、試料組織評価、結晶相と構造のモニタリング、試料の応力と歪みの調査など多くの異なる種類のアプリケーションに応用されている。