Рентгеновская трубка состоит из вакуумной стеклянной трубки, в которую впаяны отрицательный катод и положительный анод

Электрический ток подается на нить накаливания, которая выделяет облака электронов. При увеличении напряжения между катодом и анодом, электроны ускоряются в направлении к вольфрамовой мишени на аноде. Встроенный фокусирующий электрод на катоде собирает электроны в пучок и направляет их к мишени. Когда электроны достигают мишени, они замедляются и выделяют кинетическую энергию. Около 98% этой энергии преобразуется в тепло. Около 1–2% энергии тремя путями преобразуется в рентгеновские лучи.

1 Электрон просто поражает мишень и замедляется, выделяя рентгеновские лучи и тепло.

2 Электрон проходит через мишень, при этом он замедляется атомами вольфрама, но не останавливается. При замедлении электрон испускает рентгеновские лучи.

3 Электрон сталкивается с атомом вольфрама и выбивает его электрон. Выбитый электрон затем замещается электроном, находящимся на другой орбите. Это тоже приводит к излучению рентгеновских лучей, энергия которых зависит от того, с какой орбиты выбивается электрон. Такое излучение называется характеристическим, т. е. оно зависит от свойств вольфрама.