X射线晶体定向仪实际上就是一只在高压下工作的真空二极管，它有两个电极：一个是用于发射电子的灯丝，作为阴极，另一个是用于接受电子轰击的靶材，作为阳极，它们被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。按照产生电子的方式，X射线管可分为充气管和真空管两类，根据密封材质不同，可分为玻璃管、陶瓷管和金属陶瓷管；根据用途不同，可分为医疗X射线管和工业X射线管；根据密封方式不同，可分为开放式X射线管即在使用过程中需要不断抽真空，密封式X射线管即生产X射线管时抽真空到一定程度后立即密封，使用过程中无需要再次抽真空。X射线管提供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。当钨丝通过足够的电流使其发生电子云，且有足够的电压(千伏等级)加在阳极和阴极间、使得电子云被拉往阳极。
 

　　X射线晶体定向仪利用X射线衍射原理，精密快速地测定天然和人造单晶的切割角度，与切割机配套可用于上述晶体的定向切割，是精密加工制造晶体器件*的仪器。该仪器广泛应用于晶体材料的研究，加工，制造行业。
 

　　高压变压器产生的高电压加在X射线管上产生X射线，X射线晶体定向仪照射到样品上，在符合公式n=2dsin时，产生衍射，衍射线被计数管接收，通过放大器的微安表把它显示出来，使用单色器时，衍射线被单色化后，被计数器接收，通过放大器的微安表把它显示出来，这样做就可以进步其丈量精度。
 

　　X射线晶体定向仪是测定蛋白质晶体结构的极其重要方法。生物大分子X射线晶体学是揭示分子结构与功能的科学。目前还没有一种工具能够用它直接观察到蛋白质内部的原子和基团的排列。虽然电子显微镜接近于看到大分子的轮廓。但是仍然仅限于揭露分子的大小、形状、对称性和聚集状态等。通过X射线晶体定向仪可间接地研究蛋白质晶体的空间结构。对晶体结构的研究将帮助人们从原子的水平上了解物质。