Рентгеновская трубка – электровакуумный прибор, служащий источником рентгеновского излучения (излучение с частотой где-то от 3•10¹⁶ Гц до 6•10¹⁹ Гц), которое возникает при взаимодействии испускаемых катодом электронов с веществом анода.
Основные части рентгеновской трубки – катод, анод и колба (рисунок 1). Катод и анод помещены в колбу, в которой создан вакуум. Катод нагревается (проходящим по нему током) и испускает электроны (явление термоэлектронной эмиссии). На анод подан положительный потенциал относительно катода, вследствие чего электроны, испущенные катодом, ускоряются в зазоре между катодом и анодом и бомбардируют анод. Анод испускает рентгеновское излучение. От обычной радиолампы (диода) рентгеновская трубка отличается большим ускоряющим потенциалом.

Излучение, исходящее из анода трубки, состоит из двух составляющих: тормозного и характеристического излучения.
Тормозное излучение возникает при торможении электронов в аноде (так как ускоренно движущийся заряд излучает). Тормозное излучение имеет сплошной спектр. По аналогии с белым светом его еще называют белым рентгеновским излучением. В сторону длинных волн интенсивность тормозного излучения спадает полого и асимптотически стремится к нулю. Со стороны коротких волн сплошной спектр обрывается резко. Минимальная длина волны в спектре определяется значением максимальной кинетической энергии электронов (ускоряющим потенциалом).

Вообще относительно распределение энергий по длинам волн в спектре тормозного излучения от материала анода не зависит. Последний влияет лишь на интегральную интенсивность излучения.
Характеристическое излучение имеет линейчатый спектр, который зависит исключительно от материала анода. Если энергия электронов достаточна (больше соответствующей энергии ионизации атома), то они могут «выбить» электроны с глубоко лежащих внутренних оболочек атомов анода (при этом энергия атома повышается на энергию ионизации). Тогда в одной из глубоко лежащих оболочек атома образуется свободное квантовое состояние, на которое перейдет один из электронов с выше лежащих оболочек. В результате этого перехода энергия атома понизится и будет испущен квант электромагнитного излучения, частота которого определится разностью энергий атома в начальном и конечном состоянии.

Разность энергий в этом случае очень велика и в случае тяжелых элементов превосходит в тысячи, десятки и сотни тысяч раз соответствующую разность в оптической части спектра.
Следует заметить, что в процессе ускорения-торможения лишь 1% кинетической энергии электрона идёт на рентгеновское излучение, 99% энергии превращается в тепло.
 

Всем известно, что рентгеновское излучение используется в медицине. При помощи рентгеновских лучей можно просветить человеческое тело и получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов. Действие рентгеновского аппарата основано на том, что костная ткань и мягкие ткани живого организма поглощают рентгеновское излучение в разной степени.
Коэффициент поглощения рентгеновского излучения , где   - число Авогадро,  - плотность поглотителя,  - молярная масса поглотителя,  - атомный коэффициент поглощения. Для атомного коэффициента поглощения справедлива эмпирическая формула , где С – константа, Z – порядковый номер элемента,  - длина волны падающего излучения. Особенность поглощения рентгеновских лучей состоит в том, что оно является чисто атомным свойством. Молекулярные коэффициенты поглощения аддитивно складываются из атомных коэффициентов элементов, входящих в состав молекулы. Теперь если обратить внимание на то, что костная ткань плотнее и состоит преимущественно из кальция (Z=20), фосфора (Z=15) и кислорода (Z=8), а поглощение мягких тканей обусловлено главным образом входящей в нее водой (Z=1, Z=8), то становится понятно, почему костная ткань поглощает рентгеновское излучение сильнее.

Рентгеновское излучение используется для анализа структуры и состава веществ.
Например, изучая структуру картину дифракции рентгеновских лучей на трехмерном кристалле (рентгеноструктурный анализ) можно определить атомную структуру вещества, включающую в себя пространственную группу элементарной ячейки, ее размеры и форму, а также определить группу симметрии кристалла.
 

Рентгенофлуоресцентная спектрометрия позволяет определить концентрации элементов от бериллия до урана в веществе с очень высокой точностью. Метод основан на том, что спектры флуоресценции индивидуальны для каждого элемента, а интенсивность флуоресцентного излучения зависит от концентрации элемента в образце.