對X線進行光譜分析發現，它由兩種成分組成：一種X線譜是連續的，稱為連續X線；另一種則是脈沖式的，稱為特征X線。X線是由這兩種成分組成的混合射線。

連續X線又稱為軔致輻射，是高速運動的電子與靶物質原子核相互作用時產生的。連續X線與可見光相似，是包含多種能量光子的混合射線。

根據經典的電磁學理論，具有一定能量的高速電子進入原子核附近的強電場區域時，在強電場的作用下，電子運動的速度和方向必然發生變化。在此過程中，電子損失的能量轉變為連續X線。由于單位時間內到達靶面的電子數目是大量的，且每個高速電子具有的能量不同、與靶物質原子作用時的相對位置不同、相互作用對應的能量損失也不同，因而發出的X線光子頻率也互不相同。大量不同能量的X線光子組成了具有連續頻率的X線譜（圖2-2）。

圖2-3是X線管使用鎢靶、管電流保持不變、管電壓從20kV增加到50kV的X線譜。由圖中曲線可見，連續譜的X線強度是隨波長的變化而連續變化的。每條曲線都有一個峰值；曲線在波長增加的方向上都無限延展，但強度越來越弱；在波長減小的方向上曲線都存在一個波長極限，稱為最短波長（λ _min）。隨著管電壓的升高，各曲線所對應的強度峰值和最短波長的位置均向短波方向移動，輻射強度均相應地增強。

在X線管中，撞擊陽極靶面的電子動能取決于施加在陰陽兩極間的管電壓，管電壓越高，陰極電子獲得的動能越大。若電場對電子所做的功全部轉移為電子的動能，且電子的動能全部轉變給撞擊時產生的X線光子的能量，則存在如下關系式

式中V表示管電壓，e表示電子電量，h為普朗克常數，c為光速，λ _min為最短X線波長。公式左邊表示電場對電子所做的功（電子獲得的動能），公式右邊表示光子能量。

公式2-1可以改列為：

由上式可見，連續X線的最短波長只與管電壓有關，管電壓越高，所產生的X線波長越短。

特征X線又稱為標識X線，是高速運動的電子與靶物質原子的內層軌道電子相互作用時產生的。當在X線管電壓下加速的電子能量大于靶物質原子內層電子的結合能時，就有部分高速電子將內層軌道電子擊脫使之成為自由電子（稱光電子），使原子內電子層出現空位，從而處于不穩定的激發態。這樣，按能量分布最低的原則，處于高能態的外殼層電子必然要向內殼層躍遷填補其電子空位，便釋放出能量等于電子躍遷前、后兩能級之差的特征X線光子。不同的靶物質，原子結構不同，發出的特征X線的波長也不同。這種由靶物質決定的X線表征靶物質的原子結構特性，而與其他因素無關，故稱為特征輻射或特征X線（圖2-4）。

某一元素有幾層軌道電子，便可能有幾種特征射線。當鎢靶原子的K層電子被擊脫，其出現的K電子空位可由L、M、N、O等能級較高的殼層電子或自由電子躍入填充，便產生能量不同的K系特征X線；同樣當L層電子被擊脫，便產生L系特征X線，依此類推。外層電子由于能級差甚小，只能產生紫外線或可見光等低能量范圍的光子。

綜上所述，X線管產生的射線譜是由連續X線和標識X線疊加而成的。但在X線的兩種成分中，特征X線只占很少一部分。例如鎢靶X線管，低于K系激發電壓將不會產生K系放射；管電壓在80～150kV時，特征X線只占28%～10%；管電壓高于150kV時特征X線占比進一步減少；高于300kV時，兩種成分相比特征X線可以忽略。所以，醫用X線主要使用的是連續輻射。