单晶x射线衍射仪的被测对象为单晶体试样，主要用于确定未知晶体材料的晶体结构。基本原理：在一粒单晶体中原子或原子团均是周期排列的。将X射线（如Cu的Kα辐射）射到一粒单晶体上会发生衍射，由对衍射线的分析可以解析出原子在晶体中的排列规律，也即解出晶体的结构。
在试样台C处装好试样单晶x射线衍射仪线管焦点S发出，经入射光阑系统A投射到试样表面产生衍射，衍射线经接收光阑系统B、F、G进入计步器E。S、F在同一圆周（测角仪圆）上。试样台和计数器分别固定在两个同轴的圆盘上，由两个步进马达驱动。不断改变θ，计数器沿测角仪圆运动，接收各衍射角2θ所对应的衍射强度。
（1）单晶x射线衍射仪X射线探测器 —— 测量X射线强度的计数装置；
计数器的主要功能是将X射线光子的能量转换成电脉冲信号。通常用于X射线衍射仪的辐射探测器有正比计数器、闪烁计数器和位敏正比探测器。
（2）单晶x射线衍射仪X射线系统控制装置 —— 数据采集系统和各种电气系统、保护系统。
X射线能对人体组织造成伤害，在自己做好防护措施的同时也要确保防护系统的安全性。对设备要定期进行检查维护，操作者要学习射线防护知识，同时也要接受射线职业健康检查。