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X射線衍射儀采用當前先進的技術，能夠精確地對金屬和非金屬多晶樣品進行物相定性、定量分析。儀器應包括長壽命X射線光管、高精度測角儀、能量色散探測器以及相關外圍設備。X射線衍射儀結構組成：
（1）X射線發生器——產生X射線的裝置；
X射線發生器由X射線管、高壓發生器、管壓和管流穩定電路以及各種保護電路等部分組成。
X射線管實質上是一個真空二極管。工作原理：給陰極加上一定的電流被加熱時，便能放出熱輻射電子。在數萬伏特高壓電場的作用下，這些電子被加速并轟擊陽極（又被稱為靶）。陽極靶面上受電子束轟擊的焦點呈細長的矩形狀（稱線焦點或線焦斑），從射線出射窗中心射出的X射線與靶面的掠射角為3°-6°。從出射方向垂直焦斑長邊的兩個出射窗口觀察，焦斑呈線狀的稱為線光源；從另外兩個出射窗口觀察，焦斑如點狀稱為點光源。在衍射儀每次安裝管子時，必須辨別所使用X射線出射窗口是否為線焦點方向。此外，還要求測角儀相對于靶面平面要有適當的傾斜角。
（2）測角儀——測量角度2θ的裝置；
測角儀是X射線衍射儀測量中核心部分，用來精確測量衍射角。
（3）X射線探測器——測量X射線強度的計數裝置；
計數器的主要功能是將X射線光子的能量轉換成電脈沖信號。通常用于X射線衍射儀的輻射探測器有正比計數器、閃爍計數器和位敏正比探測器。
（4）X射線系統控制裝置——數據采集系統和各種電氣系統、保護系統。
X射線能對人體組織造成傷害，在自己做好防護措施的同時也要確保防護系統的安全性。對設備要定期進行檢查維護，操作者要學習射線防護知識，同時也要接受射線職業健康檢查。
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