纳米粉体材料是指尺寸介于1 nm和100 nm的超细颗粒材料。由于尺寸非常小,从而产生了小尺寸效应,表面与界面效应以及量子尺寸效应等,进一步使材料具有很多不同于常规材料的性能。这些性能无不与其晶体结构有关,而研究晶体结构最常用的方法就是X射线粉末衍射。其原理是：X射线的波长和晶体内部原子面之间的间距相近,晶体可以作为X射线的空间衍射光栅,即一束X射线照射到物体上时,受到物体中原子的散射,每个原子都产生散射波,这些波互相干涉,结果就产生衍射。衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强,在其他方向上减弱。对于晶体材料,当待测晶体与入射束呈不同角度时,那些满足布拉格衍射的晶面就会被检测出来,体现在XRD图谱上就是具有不同的衍射强度的衍射峰。以此,我们可以让纳米粉体材料在不同的条件下(如温度),进行XRD晶体结构测试。对于利用纳米粉体材料生长出的纳米薄膜,XRD可对其进行晶体结构和厚度的检测分析。对于非晶体材料,由于其结构不存在晶体结构中原子排列的长程有序,只是在几个原子范围内存在着短程有序,故非晶体材料的XRD图谱为一些漫散射馒头峰。而对于此种材料,可利用XRD测定原子间距(PDF分析)。此外,XRD还可以对测定纳米粉体的纳米颗粒粒径分布,做小角散射(SAXS)测试。