粉末衍射是一種使用X射線、中子或電子衍射對粉末或微晶樣品進行結構表征的科學技術。專門用于執行此類粉末測量的儀器稱為粉末衍射儀。

粉末衍射與單晶衍射技術形成鮮明對比，后者對單個井井有條的晶體效果最佳。

相對于其他分析方法，粉末衍射可以快速，無損地分析多組分混合物，而無需進行大量樣品制備。這使世界各地的實驗室能夠快速分析未知材料并在冶金、礦物學、化學、法醫學、考古學、凝聚態物理以及生物和制藥科學等領域進行材料表征。通過將衍射圖樣與已知標準或數據庫進行比較來進行識別，例如國際衍射數據中心的粉末衍射文件（PDF）或劍橋結構數據庫（CSD）。硬件和軟件的進步，特別是改進的光學器件和快速檢測器，極大地提高了該技術的分析能力，尤其是相對于分析速度而言。

該技術所基于的基本物理學為平面間距的測量提供了高精度和準確性，有時甚至達到了?ngstr?m的幾分之一，從而導致在專利，刑事案件和其他執法領域經常使用的權威性標識。分析多相材料的能力還可以分析材料在特定基質（例如，藥片、電路板、機械焊縫、地質巖心采樣、水泥和混凝土或歷史涂料中發現的顏料）之間如何相互作用。該方法在歷史上一直用于礦物的識別和分類，但是只要知道或可以構造合適的參考圖案，它就可以用于幾乎任何材料，甚至是無定形材料。

盡管僅憑粉末X射線數據即可解決晶體結構，但其單晶類似物是一種更強大的結構確定技術。這直接與以下事實有關：信息由于3D空間塌陷到1D軸而丟失。然而，粉末X射線衍射本身就是一種強大而有用的技術。它主要用于表征和識別階段，以及完善已知結構的細節，而不是求解未知結構。

該技術的優點是：

• 樣品制備簡單
• 測量速度
• 分析混合相（例如土壤樣品）的能力
• “原位”結構確定

相反，眾所周知，大型單晶的生長和安裝非常困難。實際上，盡管有許多嘗試，但對于許多材料，尚未證明不可能獲得單晶。可以容易地獲得許多具有足夠微晶度的粉末衍射材料，或者可以輕松地從較大的晶體中研磨樣品。在通常旨在合成新材料的固態化學領域中，通常不能立即獲得其單晶。因此，粉末衍射是識別和表征該領域新材料的最有效方法之一。

特別是對于中子衍射，由于散射截面相對較弱，因此需要比X射線衍射更大的樣本，使用大樣本的能力可能至關重要，盡管正在建造更新和更出色的中子源可能會改變這種狀況。

由于同時測量所有可能的晶體取向，因此即使對于小且散射較弱的樣品，采集時間也可能非常短。這不僅方便，而且對于本質上不穩定或在X射線或中子轟擊下不穩定的樣品，或對于時間分辨的研究也可能是必不可少的。對于后者，希望具有強輻射源。因此，同步加速器輻射和現代中子源的出現為振興粉末衍射場做了很多工作，因為現在可以通過時間分辨粉末衍射研究與溫度有關的變化，反應動力學等。