Быстрые электроны, попадая в твердое тело, рассеиваются на атомах, меняя направление движения. В результате, если рассмотреть какую-то точку образца внутри объема взаимодействия, то можно найти электроны, которые проходят через эту точку в разных направлениях. Если материал кристаллический, то среди всех направлений, в которых движутся такие рассеянные электроны, есть направления, соответствующие условиям конструктивной интерференции. Угол между волновым вектором для таких электронов и плоскостью кристалла θ соответствует условию Вульфа-Брэгга:
2dsinθ=kλ,
где d – межплоскостное расстояние, а λ – длина волны электрона. Часть рассеянных электронов может покинуть образец. Установив рядом с образцом камеру, можно зарегистрировать картину распределения рассеянных электронов по углам. Анализируя выделенные направления рассеяния, можно получить информацию о межплоскостных расстояниях и ориентации кристалла, а собирая такую информацию в каждой точке образца, можно получить распределение зерен поликристалла или распределение механических напряжений.