엑스선은 매우 짧은 파장을 가진 전자기파여서 가지고 있는 에너지가 매우 크다. 원소의 주기율표에서 원자량이 큰 원자들과 같이 많은 전자를 가진 원자에서 엑스선이 방출된다. 전자의 수가 많을수록 원자핵이 가지고 있는 전하는 더 많아지며 원자핵에 가까운 전자(n＝1이거나 2인)의 에너지도 더 커진다. 그러므로 엑스선관에서처럼 원자에 큰 에너지를 가진 입자나 광자가 충돌하면 n＝1 상태에 있는 전자들 중 하나가 바깥으로 튕겨나간다. 그러면 n＝2 상태 또는 그보다 높은 에너지 상태에 있는 전자가 튕겨나간 전자의 자리로 내려오면서 엑스선을 방출한다.