РСМА подразделяют на качественный анализ и количественный. Качественный анализ проводится путем сравнения по энергии положения спектральных линий образца с положениями линий чистых элементов и возможен благодаря уникальности характеристических линий химических элементов. Следует отметить, что в спектре должны проявляться серии характеристических линий каждого химического элемента, если имеет место только одна интенсивная линия, то это ошибка идентификации. Дополнительной сложностью качественного анализа является регистрация более высоких порядков отражения.

Сравнивая же интенсивности линий в образце и в стандарте, можно получить информацию о концентрации элементов. Интенсивность линий характеристического излучения элемента пропорциональна количеству атомов этого элемента. Однако поскольку стандарт и образец представляют разные по составу вещества, то фактически излучение будет возникать в разных условиях. При количественном анализе необходимо внесение поправок: поправка на атомный номер, поправка на поглощение, поправка на флуоресценцию. Необходимость внесения поправки на атомный номер обусловлена тем, что потери энергии первичных электронов в результате взаимодействия с образцом зависят от энергии электронов и среднего атомного номера образца и будут различны для образца и стандарта. Кроме этого есть обратно рассеянные электроны, электроны, которые рассеялись на атомах материала и покинули его, не инициируя при этом излучение. Оба эти фактора могут сильно различаться для образца и стандарта. Поправка на поглощение обусловлена различием условий поглощения в образце и стандарте, поскольку интенсивность поглощения излучения веществом зависит от его плотности, а глубина проникновения электронов и генерации излучения зависит от среднего атомного номера вещества.

При взаимодействии электронов зонда с образцом помимо характеристического рентгеновского излучения также может появляться флуоресцентное – излучение, возникающее в результате ионизации внутренних оболочек атомов при поглощении первичного излучения в образце. Интенсивность этого излучения также зависит от состава образца и может отличаться для исследуемого материала и стандарта. Одним из уникальных преимуществ этого метода является возможность получения карты распределения элементов в исследуемой области образца.

Рентгеновская дифрактометрия является важным неразрушающим методом анализа веществ в жидком, порошковом или кристаллическом виде. Сравнение дифрактограмм исследуемого материала с дифрактограммами стандартов позволяет качественно и количественно определить различные кристаллические фазы в образце. Относительная интенсивность дифракцинных пиков связана с количественным содержанием фазы в исследуемом образце.

В основе метода лежит когерентное упругое рассеяние рентгеновского излучения при взаимодействии с веществом с интерференцией вторичных волн. В большинстве экспериментальных установок для получения рентгеновских дифрактограмм используется монохроматизированное излучение. В результате взаимодействия падающего рентгеновского излучения с образцом, каждый атом материала рассеивает излучение равномерно во все стороны в виде концентрических сфер. В большинстве направлений эти волны гасят друг друга, однако, в направлениях, определяемых законом Вульфа-Брэгга, волны усиливают сигнал:

где d – межплоскостное расстояние в решетке кристалла, θ – угол падения, λ – длина волны падающего излучения, n – целое число.

С развитием нанотехнологии перед исследователями все чаще ставятся задачи рентгеноструктурных исследований образцов, имеющих маленькие размеры, поликристаллических образцов, образцов с малым объемом исследуемого элемента. Применение метода монокристальной дифрактометрии не всегда возможно, ведь не всегда возможно из исследуемых образцов вырастить подобный монокристаллический образец, но даже если это удается, нет гарантии, что выращенный монокристалл будет совпадать по стехиометрическому составу с материалом, из которого он был выращен. В этом случае на помощь может прийти метод порошковой дифрактометрии – метод рентгеноструктурного анализа по дифрактограммам порошковых материалов. Анализ полученных таким методом данных весьма затруднен ввиду того, что образец состоит из множества одинаковых микрокристалликов, которые имеют неупорядоченную ориентацию. Дифракционное изображение становится одномерным и характеризуется только брегговским углом θ. Перекрывание на дифрактограмме порошков симметрически эквивалентных рефлексов требует особое внимание уделять профилям интенсивности, а не только изучать интегральные интенсивности рефлексов. Установка для получения дифрактограмм должна обладать хорошим угловым разрешением.