برای فهم بهتر اصول بنیادی و واژه‌های تخصصی پراش پرتو ایکس یا X-Ray Diffraction اجازه دهید تا نگاه مختصری به تئوری‌ای که در پس این تکنیک نهفته است،بیاندازیم.
یک ماده‌ی جامد می‌تواند به یکی از صورت‌های زیر باشد:
- آمورف: اتم‌های تشکیل‌دهنده به صورت تصادفی در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند، شبیه چیزی که در مایعات مشاهده می‌شود و نظم ندارند (دامنه‌ی نظم آن‌ها بسیار کوتاه است)
- کریستال: اتم‌های تشکیل‌دهنده در یک الگوی منظم قرار گرفته‌اند. این الگو در سه جهت فضایی تکرار می‌شود. کریستال یا بلور را می‌توان به دیوار آجری تشبیه کرد که هر آجر، یک واحد کوچک از اتم‌های منظمِ تشکیل‌یافته است. هر رج از دیوار، به عنوان یک صفحه تعریف می‌شود و هر واحد از نظم شکل‌گرفته (یا همان آجر دیوار آجری) Unit Cell نام دارد. ابعاد Unit Cell توسط سه محور A، B و C تعریف می‌شود و زاوایه‌های بین آن‌ها آلفا، بتا و گاما نام دارد.
زمانی که یک الکترون در یک میدان متناوب الکترومغناطیسی قرار می‌گیرد، شروع به نوسان می‌کند. فرکانس نوسان الکترون برابر فرکانس نوسان میدان خواهد بود. برخورد اشعه‌ی X به اتم، سبب می‌شود الکترون‌های اطراف اتم، برابر با فرکانس پرتوی تابیده‌شده، شروع به نوسان کنند. پرتوهای عبورکرده از اتم، تقریبا در تمام جهات، تداخلات غیرسازنده دارند و موج‌های ترکیب‌شده در یک فاز نیستند و هیچ تصویری از نمونه‌ی جامد نخواهند داد. قرار‌گرفتن اتم‌ها در یک ساختار کریستالی که دارای ساختاری منظم است، سبب می‌شود تا در تعداد کمی از جهات، تداخلات سازنده به وجود بیاید. به این ترتیب پرتوهایی که از نمونه‌ی کریستالی عبور میکنند، هم‌فاز هستند و با ایجاد تصویری مناسب، نمونه را در چندین جهت ترک میکنند. از این رو یک پرتوی پراش‌یافته را می‌توان به این صورت توصیف کرد که چندین اشعه‌ی پراش‌یافته هستند که به صورت متقابل، یکدیگر را تقویت میکنند.
حال دو صفحه‌ی موازی در یک شبکه بلوری به نام‌های P1 و P2 با فاصله‌ی میان‌صفحه‌ای d را در نظر بگیرید. دو پرتوی 1 و 2 با زوایه‌ی مشخص TETHAبه صفحات یاد‌شده تابیده می‌شوند. پرتوی پراش‌یافته در صورتی که دو پرتوی 1’ و 2’ هم فاز باشند، بیشترین شدت را خواهد داشت. زاویه‌ی تتا، وابسته به فاصله‌ی صفحه‌های کریستالی و یا فاصله‌ی اتمی آن‌ها است. با این روش می‌توان با توجه به زاویه‌ی حداکثر بازتابش پرتوی انعکاس‌یافته از شبکه‌ی بلورین، فاصله‌ی اتم جسم و فاصله‌ی صفحات کریستالی را به دست آورد.
از طرفی می‌توان با مشخص‌بودن فاصله‌ی صفحات کریستالی جسم، زاویه‌ی تابش و زاویه‌ی حداکثر بازتابش طول موج تابش الکترومغناطیسی را به دست آورد که از فرمول براگ تبعیت می‌کند.
nλ = 2d sin(θ) n = 1, 2, 3
در فرمول اخیر:
n: مرتبه‌ی بازتاب است و می‌تواند اعداد صحیح کوچک باشد (تعداد صفحه‌های کریستالی)،
λ: طول موج پرتوی ایکس است که الکترون یا نوترون را جابه‌جا نموده است
d: فضای خالی میان اتم‌ها یا فاصله‌ی بین صفحات کریستالی است
θ: زاویه‌ای است که پرتوهای بازتابیده‌شده، بیشترین دامنه را با راستای تابش پرتوهای اولیه دارند
