粉末回折計の角計幾何学的選択と光学系最適化は回折データの品質を向上させる核心技術であり、その設計は焦点効率、解像度と操作の利便性を両立する必要がある。

測角器の幾何学的選択はBragg-Brentano（Bragg-Brentano、BB）幾何学を主導とし、それは平面試料と2：1角速度比の検出器回転を通じて、準焦点条件を実現する。この幾何学的焦点円半径は回折角によって変化し、試料中心点は厳密に焦点円上に位置し、エッジ領域にはデフォーカスが存在するが、入射光発散度を制御することによって（例えば可変スリットを使用する）、回折ピーク位置で高い強度を維持することができる。複雑な形状の試料（例えば歯車の歯根）に対して、ロール法は試料を通じて水平軸周りに回転させ、回折幾何学が吸収の影響を受けないようにし、低角度回折精度を向上させ、特に残留応力測定に適している。

光学系最適化は光路モジュールのアップグレードに焦点を当てている。従来のBBジオメトリは発散スリット（DS）と受信スリット（RS）に依存してビーム発散度を制御していたが、現代計器はシャトルスリット（SollerSlits）を導入し、平行金属シートアレイを通じて垂直方向の発散を制限し、軸方向の発散角を2.26°以内に制御し、デフォーカス効果を顕著に減少させた。平行光路システム（例えばGöbelミラー）は多層膜反射により発散X線を平行ビームに変換し、Kβ放射と白色光の干渉を除去し、回折ピーク分解能を向上させる。例えば、ブルックD 8 Discover回折計のTRIO光路システムはBBジオメトリ、平行光ジオメトリ、高分解能単色光路を自動的に切り替え、粉末、薄膜、単結晶エピタキシャル膜の多様な試験需要に適応することができる。

ターゲットと検出器は、蛍光干渉をさらに除去するために最適化されている。銅、ニッケルを含むサンプルに対して、BBHDモジュールは連続白色光とKβ放射を濾過することができ、鉄、コバルト、マンガン元素について、1 Der全波長エネルギー分散検出器は340 eVエネルギー分解能により蛍光背景を除去した。例えば、コバルトターゲットBBHDモジュールは1 Der検出器と結合し、鉄鋼サンプル中で浸炭体Fe 3 Cの弱い回折ピークを明確に識別し、伝統的な光路の検出限界を突破することができる。