一束高能粒子（射線）在與原子的相互作用下，如果其能量大于或等于原子某一軌道電子的結合能時，可以將該軌道的電子逐出，形成空穴；此時原子處于非穩定狀態，在極短的時間內，軌道的外層電子向空穴躍遷，使原子恢復至穩定狀態。
那么，在外層電子躍遷的過程中，兩個殼層之間的能量差就以特征X射線的形式溢出原位于某殼層的電子被激發稱為某系激發，產生的特征熒光X射線輻射稱為某系譜線。實際的物理過程十分復雜，例如L層有三個支能級，其中L1能級穩定，不產生躍遷，電子會由LII、LIII向K層躍遷，分別產生Kα1和Kα2。