本发明公开了一种测量材料低温环境下内部结构的装置，它包含X射线源(1)和与X射线源(1)相对的X射线探测器(3)以及工作台(8)；所述的X射线源(1)与X射线探测器(3)均设置在保温罩(2)外面的两侧，所述的工作台(8)上嵌入安装有旋转平台(7)，所述的保温罩(2)整体可以罩扣在工作台(8)上，所述保温罩(2)整体由密封的双层有机玻璃构成，所述保温罩(2)的一端安装有一个与其内部相通的抽真空管道(5)。本发明结构简单，通过X射线源与X射线探测器对试样进行扫描，可以重建试样中材料的三维形貌，通过对比加载前后材料内部三维形貌的变化可以计算得到试样中材料的变形信息。