作为连接原子和宏观尺度的阿伏伽德罗常数NA代表一个摩尔的无量纲实体数。要解决准确得出这个数值的问题，需要以高精度对单晶体进行直接计数。阿伏伽德罗常数NA可以用硅晶体的参数表示为

NA=nM/ρa03 (1)

式中:NA——摩尔体积nM与原子体积ρa03之比，即摩尔质量Mmol与原子质量mat之比，即

NA=nM/Vat=Mmol/mat

NA=Vmol/Vat=Mmol/mat (2)

因此，必须对以下量进行准确测量:

单晶硅原子所占的体积，这要从高度完美和高纯硅晶体的结构和晶格间距的知识导出。这些测量因此包含了杂质原子的含量及自身的缺陷。

同类晶体的宏观密度、硅晶体的摩尔质量和同位素组分(Si有3种稳定的同位素:28Si、29Si和30Si)。为了避免同位素29Si和30Si含量的影响，国际上目前采用纯同位素28Si制造的硅密度基准和X射线干涉仪。

我们知道，X射线的波长在(0.01～100)nm范围内，正好处于晶体间距的量级，因此成为晶体间距测量的合适的光源。X射线干涉仪的原理就是用3块硅晶体构成干涉仪的主体，如图3右下方所示。钼Kα射线射入第一块晶体后，由于X射线的衍射效应分成两束，一束是透过束，另一束是衍射束。再经第二块晶体后，由于衍射效应又汇聚在第三块晶体上。前两块晶体的位置是固定的，而第三块晶体是可移动的，如图3中箭头所示，称为分析器。当分析器每移动一个晶格间距，在晶体上汇聚的X射线的强度会发生一次强弱的变化，类似于光学干涉仪的明暗条纹。因此，在分析器平稳地沿着晶格间距的方向作平移时，接收X射线周期性的强弱信号相当于记录了晶格间距的移动数量。如果能记录一百万个移动信号数，测量的不确定度就可达1×10-6量级,这时的移动量为0.2mm。在20世纪后几十年内，美、德和日本等国的X射线干涉仪的分析器的移动量一般都在100mm的量级，因此，测量硅晶格间距的不确定度均在10-8量级。因此，用阿伏伽德罗常数的测量数值来定义物质的量摩尔，已具备了足够的条件，但要定义质量千克，其测量不确定度尚需提高一个量级，这也是国际上产生争议的主要原因。