La source usuelle des rayons X est le tube de Coolidge. Il s’agit d’un tube ou règne un vide poussé et dans lequel se trouvent deux électrodes : l’anode ou l’anticathode et la cathode. La cathode, constituée d’un filament de tungstène, émet par effet thermoélectronique, des électrons qui sont projetés sur l’anode.
L'histoire du tube à rayons X passe par le tube de Crookes, puis par le tube de Coolidge. La notion de rayons cathodiques, l'unité d'énergie "électron-volt" eV proviennent de cette époque.
La production de rayons X nécessite que les électrons émis par voie thermoïonique soient accélérés de la cathode vers l’anode. La différence de potentiel d’accélération accélère ces électrons libres.
La production de raies caractéristiques d’un spectre de rayons X dépend de la structure des niveaux d’énergie des atomes dans la substance cible et de la capacité des électrons dans le faisceau du tube à produire une raie caractéristique. Aucun de ces facteurs n’est affecté par une variation du courant du faisceau.