Широкий круг задач рентгеновской дифракции и спектроскопии (например, XAFS, см. тонкая структура спектров поглощения рентгеновских лучей) требует высокой локальной чувствительности. Это особенно важно, когда информацию о пространственном распределении химических элементов или их степени окисления нельзя получить стандартными методами электронной микроскопии. 

Однако рентгеновские лучи практически невозможно фокусировать обычными линзами, поскольку показатель преломления рентгеновских лучей в различных прозрачных для них средах примерно одинаков и очень мало отличается от единицы. Чтобы сфокусировать рентгеновский луч до диаметра ~10 нм используют волновые свойства излучения и законы Гюйгенса–Френеля распространения волнового фронта.

Зонная пластинка Френеля, как и обыкновенная линза, фокусирует параллельный пучок излучения в точку — фокус. У зонной пластинки есть один основной фокус и бесконечное количество побочных фокусов. Разность хода волн от соседних открытых зон до основного фокуса равна длине волны излучения. Фокусировка осуществляется за счет того, что волны от открытых зон приходят в фазе именно в точку фокуса, где происходит их интерференция. Для того чтобы удовлетворить данному условию, необходимо, чтобы радиусы светлых колец были равны

,

где  — порядковый номер кольца,  — длина волны излучения,  — фокусное расстояние. Расстояние до основного фокуса зависит от длины волны падающего излучения и определяется по формуле

,

где  — диаметр линзы,  — ширина последнего непрозрачного кольца,  — длина волны излучения. Расстояния до остальных фокусов определяются как

, 

где  — целые числа. Разрешение зонной пластинки определяется критерием Релея и приблизительно равно  (точнее 1,22 ).