Рентгенівське випромінювання виникає при гальмуванні рухомих електронів. Це фізичне явище відбувається в рентгенівській трубці, що представляє собою скляний вакуумний балон з двома впаяними електродами - анодом і катодом (рис. 1.1). Катод сконструйований так, щоб він міг випускати велику кількість електронів. При гальмуванні електронів велика частина їх кінетичної енергії перетворюється в теплову, тому поверхня анода при роботі трубки нагрівається до високої температури.Поверхня анода виготовляється з тугоплавкого металу, що має високу атомне число, що забезпечує відносно високу «віддачу» рентгенівських променів. Ще Вільгельм Конрад Рентген виявив, що інтенсивність рентгенівського випромінювання значною мірою залежить від природи речовини анода.

Рис. 1.1. Схема рентгенівської трубки 
1. катод; 2. анод; 3. скляний балон

До електродів рентгенівської трубки підводиться висока напруга, що дозволяє прискорити електрони в електромагнітному полі до необхідного енергетичного рівня. Від місця падіння електронів на анод рентгенівське випромінювання поширюється у всіх напрямках, отже, може бути виявлено не тільки з боку падіння електронів, але і з протилежного боку анода. Тому анод сучасних рентгенівських трубок має значну товщину, що дозволяє одержати пучок випромінювання, спрямований переважно в одну сторону.

 Спектр рентгенівського випромінювання. Подібно до видимого світла, пучок рентгенівського випромінювання можна розкласти на складові. Випромінювані трубкою рентгенівські промені дають безперервний спектр. При розкладанні пучка рентгенівського випромінювання на складові роль призми грає природна решітка, яку утворюють правильно розташовані атоми (іони, молекули) деяких кристалів. Це так звана просторова решітка. Відстань між атомами кристала, називається постійної решітки, має величину 10^-9 ... 10^-10м, що порівнянно з довжиною хвилі рентгенівського випромінювання. Отже, з допомогою кристалічної решітки може спостерігатися явище інтерференції рентгенівських променів. Це дозволяє визначити довжину хвилі випромінювання в будь-якій частині спектра. З допомогою спеціального апарату можна зареєструвати спектр рентгенівського випромінювання на фотоплівці. Спектрограма, отримана таким чином, є всі складові пучка рентгенівського випромінювання в порядку зростання довжини хвилі. Ступінь почорніння фотоплівки прямо пропорційна енергії випромінювання складових (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Спектр рентгенівського випромінювання (рентгено-спектрограма) 
λ хв - довжина хвилі самої короткохвильової складової спектру; λ макс - максимальна довжина хвилі спектру; λ1λ2 - довжини хвиль характеристичного рентгенівського випромінювання

 Гальмівне випромінювання виникає на місці взаємодії быстродвижущегося електрона з речовиною анода. У момент гальмування електрона в речовині анода невелика частина його кінетичної енергії перетворюється в електромагнітну енергію. Кінетична енергія більшої частини електронів перетворюється в фотони, що мають різну енергію. Енергетичні рівні обумовлюють суцільний спектр пучка рентгенівського випромінювання, що поширюється в навколишньому просторі у вигляді електромагнітних хвиль.

 Характеристичне рентгенівське випромінювання має певну довжину хвилі і виникає тільки в тому випадку, коли електрони, які взаємодіють з речовиною анода, володіють досить великою енергією для забезпечення переходу електронів атомів речовини анода на більш високий енергетичний рівень. Характеристичне випромінювання залежить від природи речовини анода. Довжина хвилі і, отже, жорсткість рентгенівського випромінювання пропорційні швидкості електронів.

Співвідношення між напругою на аноді рентгенівської трубки довжиною хвилі виражається формулою Дюні Ганта: λ хв. = 12 х 345/U[1 x 10^-10 м], де λ хв. - довжина хвилі цієї частини спектру рентгенівського випромінювання в ангстремах (10^-10 м); U - напруга на трубці, виражене у киловольтах (кв).

 Інтенсивність рентгенівського випромінювання залежить від кількості електронів, що взаємодіють з речовиною анода. Збільшення сили струму на аноді трубки збільшує інтенсивність рентгенівського випромінювання.

З вищесказаного випливає, що генерированное в рентгенівських трубках випромінювання завжди представлено променями різної енергії, дають суцільний спектр. Якісною характеристикою комплексного випромінювання є його проникаюча здатність. Проникаюча спроможність випромінювання більшої енергії вище, ніж випромінювання з більш низькою енергією. Тому пучок випромінювання характеризується в першу чергу з найбільш короткохвильової частини спектру.