Una differenza di potenziale di circa 30 kV viene applicata tra anodo e catodo, provocando un flusso di elettroni che, emessi dal catodo e accelerati dal campo elettrico esistente, colpiscono l’anticatodo. La decelerazione degli elettroni nell’urto con l’anticatodo (effetto braking o bremsstrahlung) produce una perdita di energia e conseguente liberazione di raggi X, ossia di radiazione elettromagnetica di frequenza compresa tra 30 × 1015 Hz e 300 × 1018 Hz . Il catodo ha forma convessa per focalizzare il flusso di elettroni in una zona molto piccola dell’anticatodo e migliorare le prestazioni del dispositivo. L’intensità dei raggi X generati dipende dal numero atomico dell’elemento che costituisce l’anticatodo: quanto più alto è questo numero atomico, tanto più intenso è il fascio di raggi X generati. Inoltre, per una produzione ottimale di raggi X, occorre un elemento che abbia un alto punto di fusione, come il tungsteno.