紫外線と比べて波長が短い電磁波で、エネルギーが大きく、物質を透過することができるため、レントゲンなどの透過観察に使われる。また、X線の種類により、元素分析や結晶構造解析などにも使われます。
X線は、テレビやラジオの電波、太陽や電灯の光と同じ電磁波です。この電磁波は、電離放射線の一種であり、きちんと防護対策を取った環境での使用が求められますが、放射性物質などと異なり、照射が止まった時点で放射線は瞬時に止まり、残留放射線は無いことが特徴です。

電子線を高電圧で加速し、陽極に衝突させてX線を発生する真空管です。
X線管は、陰極（Cathode）と陽極（Anode）をもつ真空管です。陰極には収束カ（Focusing Cup）と呼ばれる窪みの中にコイル状フィラメントがあり、陽極は銅塊の表面にターゲット（Target）を貼り付けた構造です。フィラメントが数百度以上に加熱されると、表面から熱電子が湧き出し、陽極の正電位により加速されてターゲットに衝突します。このときの電子が湧き出し、陽極の正電位により加速されてターゲットに衝突します。電子は運動エネルギーを失い、そのうちの1%以下がX線として放出され、残りの99%以上は熱となります。通常のX線管ではターゲットに高融点のタングステンを使い、ターゲット支持体には熱伝導率の高い銅を使って放射効率をよくします。X線管には、開放管型X線発生装置と密閉管型X線発生装置があります。

反射型X線発生器の場合、実焦点（Real Focus）は、電子がターゲットに衝突してX線を発生した場所をいいます。その他に実効焦点（Effective Focus）があります。それは、カメラ側から見たときの実焦点の形状です。大きさや形状は見る方向により、変化します。 透過型X線発生器の場合は、実焦点と実行焦点は、同じになります。