物質のＸ線に対する屈折率は１よりも小さいため、平滑な物質の表面すれすれにＸ線を入射させると全反射を起こす。この性質を利用して、反射率（入射Ｘ線強度／全反射Ｘ線強度）の入射角度依存性を測定することにより、物質の表面近傍や薄膜の構造を非破壊的に評価できる。反射されたＸ線の干渉パターンを解析することで、薄膜の膜厚、密度、また表面や界面の凹凸の状態に関する情報が得られる。このように、Ｘ線の反射率によって膜構造や密度を評価する方法をＸ線反射率法（grazing incidence X−ray reflectivity technique、GIXR）という。反射率データから膜の厚さ、屈折率、表面粗さ、密度などが計算できる。非常に小さな入射角度のＸ線の反射率を測定するため、入射Ｘ線については、高い平行性と単色性、高強度、高い角度走査分解能などが必要である。