Проведено комплексні дослідження механізмів дифракції X-променів у багатошарових структурах. Розроблено метод розрахунку багатохвильової дифракції у планарних багатошарових структурах і показано його практичне застосування для інтерпретації експериментальних даних. Метод базується на розв'язку рівнянь Максвелла для плоских X-хвиль без спрощень і може бути застосованим для довільної геометрії дифракції (відбиття чи проходження) і довільного кутового діапазону. Наведено приклади застосування методу для аналізу експериментальних кривих дифракційного відбиття (КДВ), кривих дзеркального відбиття, ренінгерівського сканування та карт оберненого простору. Розв'язано дисперсійне рівняння для 2-х, 3-х, 4-х та N-хвильової дифракції з урахуванням ефекту поглинання та різних геометрій дифракції, побудовано дисперсійні поверхні для цих випадків. З'ясовано причини та шляхи уникнення проблем чисельних розрахунків у випадку багатохвильової дифракції. Проаналізовано вплив на КДВ градієнту складу на межі шарів. Показано, що найбільш адекватно криві відбиття для досліджених зразків описуються гіперболічним законом градієнта на межі шарів InGaAs/GaAs. Проведено аналіз КДВ з застосуванням методів автофітування. Запропоновано методику контролю структури шарів шляхом вимірювання азимутальних залежностей КДВ, що дозволяє визначити параметри анізотропної деформації кристалічної гратки.