X射线的产生主要通过两种途径：①通过高速电子束轰击物体，产生轫致辐射。另一种是原子内层电子的跃迁。依据量子力学原理，原子中电子的能级是分立的，当高能级电子跃迁到低能级时，相应的能量差可以转化为光子释放出来。释放的光子就形成了X射线。X射线谱由两部分组成，一部分是波长连续变化的部分，称为连续谱。②具有间断性的线状谱部分，称为特征谱。连续谱是高速电子轫致辐射产生的，特征谱是原子壳层电子跃迁产生的。

X射线与可见光相比，波长较短，能量较高，具有较强的穿透能力，需要数毫米厚的铅板才能完全吸收。X射线谱的一些特性反映原子内部结构，所以，通过X射线测量可以研究原子内部结构。X射线可以用于照相，图1是第一张X射线照片。

图1 世界上第一张X射线照片

X射线的能量可以根据求得，是光子能量，是普朗克常数，是光子频率。

X射线通过物质时主要以两种方式损失能量：①吸收，是X射线使材料原子发生电离。②散射，是X射线与材料电子发生康普顿散射。能量损失依赖于X射线的能量，能量较低时能量损失主要是通过电离吸收。电离吸收随着光子能量的升高而减弱。对于能量较高的光子而言，其能量损失主要是通过康普顿散射。

X射线贯穿本领较强，在穿透一些物体后照射在照相底片上成像。由于密度不同，材料对X射线的吸收不同，成像就会有明暗差异。这样X射线可以用于医疗X射线照相和工业材料缺陷和裂缝等检测。X射线在医疗方面的应用之一是癌症治疗。例如，聚焦X射线可以用于肿瘤治疗。X射线在CT引导下可以实施高精度立体定位，集中照射肿瘤，而周围正常组织受伤很小。另一个重要的医学应用是X射线照相（图2）。

图2 胸部X射线照片

X射线在工业上可用于工业探伤。X射线也已成为研究晶体结构、形貌和内部缺陷的重要手段。譬如，J.D.沃森和F.H.C.克里克1953年发现了DNA的双螺旋空间结构。X射线另一个重要贡献是利用康普顿散射实验证实了光子的粒子性。

过量X射线照射会影响人体健康，例如导致蜕皮、皮肤烧伤、视力障碍和白血病等。因此使用X射线需要采取必要的防护措施，使用放射诊断和治疗要慎重，尽量减少照射面积、减少照射时间、远离照射源等。