Ảnh của một vật được tạo ra khi srffeiểu kiến]] của kính hiển vi. Tuy nhiên, bước sóng ánh sáng biểu kiến (từ 4000 đến 7000 Å) lớn hơn gấp 3 lần (order of magnitud) chiều dài của các liên kết nguyên tử và kích thước nguyên tử (khoảng 1 đến 2 Å). Vì vậy, các thông tin đề cập về sự sắp xếp không gian của các nguyên tử đòi hỏi sử dụng bức xạ của các sóng ngắn hơn như tia X. Áp dụng các sóng ngắn hơn bao hàm việc dùng kính hiển vi và ảnh thực, tuy nhiên, do không tồn tại vật liệu mà thấu kính có thể tập trung loại bức xạ này có thể được tạo ra. (Các nhà khoa học đã đạt được những thành công trong việc tập trung tia X bằng các mảnh lăng kính Fresnel nhỏ được làm từ vàng, và sự phản xạ toàn phần bên trong các ống dài vát nhọn hai đầu.)[1] Các chùm tia X bị nhiễu xạ không thể hội tụ để tạo ra các ảnh, vì thế cấu trúc mẫu phải được tái thiết lập từ các dạng nhiễu xạ. Các đỉnh nhọn trong các dạng nhiễu xạ tăng theo chu kỳ trong mẫu, đặc điểm này thường rất mạnh do hệ số phản xạ của một số photon từ một số ví dụ về cấu trúc tương tự cách nhau các khoảng điều đặng, trong khi các thành phần không mang tính chu kỳ của các cấu trúc tạo ra các đặc điểm nhiễu xạ khuếch tán (thường yếu).

Do các cấu trúc có tính lặp lại và có bậc cao, các tinh thể tạo ra các thể nhiễu xạ đốm thô (phản xạ Bragg), và là ý tưởng dùng để phân tích cấu trúc các chất rắn.