X선을 발생시키는 전자관. 전자를 발생시키는 음극(陰極)과 전자류(電子流)를 받아내는 양극(대음극)을 갖추고 전자를 고전압으로 가속하여 양극에 충돌시 켜 X선을 방출하는 구조로 되어 있다.

양극에 전자가 충돌할 때 전자에너지가 변환되어 X선이 발생하며 연속스펙트럼을 가진 연속X선과 양극의 원자내에 있는 전자가 가속전자에 의해 교란되어 양극 물질에서 나오는 고유의 선스펙트럼, 또는 그 일부로 구성되는 특성X선이있다.

 X선관은 1895년 W.K.흰트겐이 발견한 이 래사용된 이온 X선관(가스 X선관이라고도 한다)과 1914년 미국의 제너럴 일렉트릭회사의 W.D.쿨리지가 고안한 전자 X선관(쿨리지관, 열전자 X선관이라고도 한다)으로 크게 나누어진다.

이온 X선관의원리는 방전관을 0.1torr(수은주 0.1mm의 압력) 정도로 감압하여 방전시키면 관내에 남은 소량의 이온이 가속되어 음극에 충돌하고 음극에서 고속 전자가 방출된다.

이 전자가 양극에 충돌하여 X선을 발생시킨다.

훤트겐은 음극 전면에 유리를 사용하여 양극으로 썼지만, 그 뒤로는 녹는점이 높고 열전도성이좋은 텅스텐·몰리브덴·백금 등을 냉각해서 쓰고있다.

단, X선의 파장을 일정하게 보전하는데 진공도의 미세한 조정이 필요하며 X선의 강도와 파장은 따로 제어할 수 없는 결점 때문에 최근에는 그다지 쓰이지 않는다.

전자 X선관은 고진공 속의 텅스텐음극 필라멘를 가열하여 열전자류를 만들어 직접 양극에 충돌시켜 X선을 발생시킨다.