X 射線管是工作在高電壓下的真空二極管，其包含有兩個電極：一個是用于發射電子的燈絲，作為陰極；另一個是用于接受電子轟擊的靶材，作為陽極。兩級均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外殼內。施加到該燈絲上的電流使其加熱至1000攝氏度，因此它能發射出電子。一旦燈絲發射出電子，在燈絲和陽極之間施加高電壓以加速電子在燈絲與陽極之間的移動。加速電子與陽極之間的相互作用即可以引起X射線的產生。陽極材料中的元素類型決定了發射出來X射線的能量大小。
