X射线（X-ray）是一种波长范围约为10 pm ~10 nm之间的高频电磁波，具有穿透性强、波长短、能量高等特征。[8] 按波长穿透能力，又能分为两类：硬X射线和软X射线[9] 。
硬X射线，波长较短，通常在10~100 pm，穿透力较强。
软X射线，波长较长，通常在100 pm~10 nm，穿透力较弱。
产生X射线的最简单方法是用加速后的电子撞击金属靶，可通过使用X射线管（真空管）产生。该装置利用高电压加速由热阴极发射的电子，使其获得高速度，然后高速电子与金属靶（阳极）碰撞，从而生成X射线[10] 。X射线管输出的最高光子能量由加速电子的能量上限决定，该能量等于管电压与电子电荷的乘积。例如，若管电压为80 kV，便无法产生能量大于80 keV的光子。当电子撞击靶材时，会通过两种原子过程生成X射线：
1. 特征辐射（Characteristic X-ray emission /X-ray electroluminescence）：若电子能量足够高，可将靶原子内层电子击出，该空位会被高能层的电子填补，期间释放出离散频率的X射线光子（波长约为0.1 nm，频率约为3 EHz，能量约为10 keV），形成所谓的特征辐射谱线。[11] 常见的跃迁包括从更高能层跃迁至K壳层（K线）、L壳层（L线）等，其中2p跃迁到1s被称为Kα线，3p跃迁到1s被称为Kβ线。因Kα线强度通常高于Kβ线，晶体衍射实验中往往更倾向于使用Kα线，并通过选用合适滤波片（如Cu（铜）靶配合Ni（镍）滤波片、Mo（钼）靶配合Nb（铌）滤波片）滤除Kβ线。