陰極射線是從低壓氣體放電管陰極發(fā)出的電子在電場加速下形成的電子流。陰極可以是冷的也可以是熱的，電子通過外加電場的場致發(fā)射、殘存氣體中正離子的轟擊或熱電子發(fā)射過程從陰極射出。

陰極射線有兩個特性，一是垂直于陰極，二是帶有負電，并且總是從陰極出發(fā)，終點與陽極無關。

陰極射線是在1858年利用低壓氣體放電管研究氣體放電時發(fā)現的。1897年約瑟夫·約翰·湯姆遜根據放電管中的陰極射線在電磁場和磁場作用下的軌跡確定陰極射線中的粒子帶負電，并測出其荷質比，這在一定意義上是歷史上第一次發(fā)現電子，12年后美國物理學家羅伯特·安德魯·密立根用油滴實驗測出了電子的電荷。

產生X射線的最簡單方法是：用加速后的電子撞擊金屬靶。撞擊過程中，電子突然減速，其損失的動能（其中的1%）會以光子形式放出，形成X光光譜的連續(xù)部分，稱之為制動輻射。通過加大加速電壓，電子攜帶的能量增大，則有可能將金屬原子的內層電子撞出。于是內層形成空穴，外層電子躍遷回內層填補空穴，同時放出波長在0.1納米左右的光子。由于外層電子躍遷放出的能量是量子化的，所以放出的光子的波長也集中在某些部分，形成了X光譜中的特征線，此稱為特性輻射。

常用的陰極射線產生方式：電子的韌制輻射，用高能電子轟擊金屬，電子在打進金屬的過程中急劇減速，按照電磁學，有加速的帶電粒子會輻射電磁波，如果電子能量很大，比如上萬電子伏，就可以產生x射線，這是目前實驗室和工廠，醫(yī)院等地方用的產生x射線的方法。

還有一種方式是：原子的內層電子躍遷也可以產生x射線，量子力學的理論，電子從高能級往低能級躍遷時候會輻射光子，如果能級的能量差比較大，就可以發(fā)出x射線波段的光子。

陰極射線本質上是電子流，是自由電子在空間做定向運動所形成的；高速運動的電子，由于帶負電荷，會受電磁場影響。

X射線則是原子內層電子受激發(fā)后產生的射線，屬于光子流，也就是電磁波。

陰極射線可在空氣中傳播幾厘米，而X射線具有很高的穿透本領，能透過許多對可見光不透明的物質，如墨紙、木料等，甚至可穿透幾米厚的鋼板。

產生陰極射線的陰極射線管叫克魯克斯射線管，陰極射線管是從有名的蓋斯勒管發(fā)展起來的。陰極射線管有兩個電極：陰極與陽極。管內被抽成了接近真空狀態(tài)，當向兩級與感應線圈連接加上高壓電時，兩級之間形成強大的電場，可以加速電子，然后陰極就可以向陽極發(fā)射陰極射線了。陰極射線打在管內稀薄空氣上可以發(fā)出神奇的光現象，這就是無聲的電放射。

產生X射線的陰極射線管叫倫琴射線管。管內抽成高真空，里面封閉著兩個極．K是射線管的陰極，它由螺旋鎢絲制成(由外加電源加熱)，鎢絲對面一極裝有重金屬(鉑鎢)靶，它就是倫琴射線管的陽極，把管的兩極接到幾萬伏高壓電源上，使管內產生強電場，熾熱鎢絲發(fā)出的電子受到電場的作用，就以很高的速度射到陽極金屬靶上，于是就有倫琴射線從靶面發(fā)射出來透到管外．