衍射计的仪器结构大致相同，皆经由钼或者阳极铜X射线管产生X射线，再经过单色仪及瞄准器处理，然后射向由非晶向玻璃丝所固定的单晶试样上，玻璃丝与一个精准测向器相连，以便调整试样表面和射线之间的角度。由于X射线的高能属性，试样表面的温度会逐渐升高，因此还需使用氮气流来冷却试样。由于反射角度依赖于晶体内部的晶层排列方式以及伦琴射线的入射角度，打到不同晶层的伦琴射线在理论上将会反射到所有方向上，只是在强度上有所差别。因此，为了分析出单晶试样的晶格结构和晶象参数，必须旋转试样。四环式衍射计会于四种角度上旋转，需时甚久