एक्सरे की प्रकृति जर्मनी में वुर्ट् सबर्ग विश्वविद्यालय के भौतिकी के प्राध्यापक विल्हेल्म कोनराड रंटजन ने १८९५ में एक्सरे का आविष्कार किया। यदि कांच की नलिका में से वायु को पंप से क्रमश: निकाला जाए और उसमें उच्च विभव का विद्युद्विसर्जन किया जाए, तो दाब के पर्याप्त अल्प होने पर वायु स्वयं प्रकाशित होने लगती है। इस घटना का प्रायोगिक अध्ययन करते समय रंटजन ने यह देखा कि वायु का दाब अत्यंत अल्प होने पर काच की नलिका में से जो किरणें आती हैं, उनसे बेरियम प्लैटिनोसाइनाइड के मणिभ प्रकाश देने लगते हैं और, नलिका को काले कागज से पूर्ण रूप से ढकने पर भी, पास में रखे मणिभ द्युतिमान होते रहते हैं। अत: यह स्पष्ट था कि विसर्जननलिका के बाहर जो किरणें आती हैं वे काले कागज में से सुगमता से पार हो सकती हैं और बेरियम प्लेटिनोसाइनाइड के परदे को द्युतिमान करने का विशेष गुण इन किरणों में है। विज्ञान में इस प्रकार की किरणें तब तक ज्ञात नहीं थीं। अत: इन नई आविष्कृत किरणों का नाम 'एक्सरेज़' (अर्थात् 'अज्ञात किरणें') रखा गया, किंतु रंटजन के संमान में, विशेषत : जर्मनी में, इन किरणों को 'रंटजन किरणें' ही कहा जाता है। रंटजन के आविष्कार के प्रकाशित होते ही संपूर्ण वैज्ञानिक विश्व का ध्यान एक्सरे की ओर आकृष्ट हुआ। अपारदर्शी ठोस पदार्थो में से पार होने का एक्सरे का गुणधर्म अत्यंत महत्वपूर्ण था और इस गुणधर्म का उपयोग विज्ञान के अनेक विभागों में हो सकता था। अत: अनेक भौतिकी प्रयोगशालाओं में एक्सरे के उत्पादन तथा उनके गुणधर्मो के अध्ययन के प्रयत्न होने लगे।

एक्सरे के दो विशेष गुणधर्म अधिक महत्वपूर्ण हैं : (१) तीव्रता और (२) ठोस पदार्थो में प्रवेशक्षमता (जिसे एक्सरे की 'कठोरता' भी कहा जाता है)। तीव्रतामापन की तीन मुख्य विधियाँ हैं। प्रतिदीप्त परदे पर एक्सरे से जो दीप्ति आती है उसकी तीव्रता-मर्यादित दीप्ति तक-एक्सरे की तीव्रता की समानुपाती होती है। प्रतिदीप्ति की तीव्रता का अनुमान करके एक्सरे की तीव्रता की तुलना स्थूल रूप से हो सकती है। दूसरी विधि में फोटो पट्टिका के ऊपर एक्सरे की (प्रकाश के ही समान) जो क्रिया होती है, उसका उपयोग किया जाता है। एक्सरे के आपतन से फोटो पट्टिका पर जो कालापन आता है, वह एक्सरे की तीव्रता तथा आपतन काल पर निर्भर रहता है। इस पद्धति से दो एक्सरे पुंजों की तीव्रताओं की तुलना करने के लिए अधिक तीव्रता के एक्सरे पुंज से फोटो पट्टिका पर मर्यादित स्थान पर किसी उपयुक्त काल तक क्रिया होने दी जाती है और तत्पश्चात् उसी पट्टिका पर कुछ नीचे दूसरे एक्सरे पुंज की क्रिया काल ट, २ट, ३ट आदि (t, 2t, 3t) तक होने दी जाती है। पट्टिका को विकसित (डेवेलप) करने के पश्चात् दोनों चित्रों के कालेपन की तुलना करने से दोनों पुंजों की सापेक्ष तीव्रता का ज्ञान हो जाता है। तीव्रतामापन की तीसरी रीति अधिक प्रचलित है, क्योंकि इस रीति से तीव्रता ठीक ठीक मापी जा सकती है। जब एक्सरे वायु में से जाती है तब वायु विद्युच्चालक हो जाती है और उसकी चालकता एक्सरे की तीव्रता पर निर्भर रहती है। एक्सरे की क्रिया से वायु के अणुओं के इलेक्ट्रान विस्थापित होते हैं और आयन उत्पन्न होते हैं। उचित विद्युद्विभव की उपस्थिति में आयनों से जो विद्युद्धारा प्राप्त होती है, वह संवेदी विद्युन्मापी से, अथवा अन्य उचित संवेदी उपकरणों से, मापी जा सकती है। एक्सरे की तीव्रता विद्युद्धारा की समानुपाती होती है। हाल में गुणक-प्रकाशनलिका (मल्टिप्लायर फोटो टयूब) और एक्सरे-संवेदी स्फुर के उपयोग से तीव्रता का मापन अत्यंत सुलभ हो गया है। उसी प्रकार, गाइगरगुणक की सहायता से आयनीकरण की धारा का मापन भी सुगमता से हो सकता है। अत: वर्तमानकाल में इन दोनों प्रकार के उपकरणों द्वारा एक्सरे की तीव्रता का मापन अधिक प्रचलित है।

log (i /i.) = – m×मोटाई (१)

यहाँ ती. (i.) = एक्सरे की प्रारंभिक तीव्रता; ती (i) = ठोस पदार्थ में से पार होने के पश्चात् एक्सरे की तीव्रता; म (m) = एक स्थिरांक, जिसको अवशोषण गुणक कहते हैं। समीकरण (१) के स्थिरांक को उस ठोस विशेष एक्सरे-अवशोषण-गुणक कहते हैं। वस्तुत: यह रेखीय गुणक है। इसको व्यापक रूप में व्यक्त करने के लिए म (m) में उस ठोस पदार्थ के घनत्व का भाग दिया जाता है और इस प्रकार प्राप्त अवशोषण गुणंक को संहति-अवशोषण-गुणंक कहते हैं। अत:

म_सं = म/घनत्व [m _mass=m/ घनत्व]

चित्र १. संपूर्ण विद्युच्चुंबकीय वर्णक्रम

क: एक्सरे और गामा किरण;ख पराबैगनी (अल्ट्रावॉयलेट);ग दृश्य प्रकाश;घ अवरक्त (इन्फ्रा-रेड);ङ सूक्ष्म तरंग (माइक्रो-वेव्ज़)च रेडियो तरंग।

एक्सरे उत्पादन के उपकरण–विभव के कारण इलेक्ट्रान को ऊर्जा इ × वि (e×v) प्राप्त होती, जहाँ इ (e)= इलेक्ट्रान का आवेश, तथा वि =(v) विभव। यदि इतनी कुल ऊर्जा धनाग्र के अणुओं में स्थानांतरित हो जाए तथा इस ऊर्जा का एक्सरे में परिवर्तन हो, तो उत्सर्जित एक्सरे की आवृति निम्नलिखित समीकरण द्वारा प्राप्त होगी :

इ × वि (e×v)= प्लांक का स्थिरांकुंआवृत्ति. . . (२)

समीकरण (२) अनेक प्रयोगों में प्रमाणित हुआ है। प्लांक के स्थिरांक का मान ६.६2×१०^-२७ अर्ग-सेकंड है। विद्युच्चुंबकीय तरंगों के लिए आवृत्ति तथा तरंगदैर्घ्य में निम्नलिखित संबंध होता है:

तरगदैर्घ्य × आवृत्ति = विद्युत्तरंगदैर्घ्य का वेग

=2.99×10¹⁰ सें.मी. प्रति सेंकड

समीकरण (३) के अनुसार एक्सरे का जो तरंगदैर्घ्य प्राप्त होता है वह केवल इस अनुमान पर आधारित है कि ऋणाग्र से धनाग्र तक पहुँचने में इलेक्ट्रान को प्राप्त ऊर्जा इ × वि (e×v) का संपूर्ण भाग विद्युच्चुंबकीय तरंगों में परिवर्तित होकर समीकरण (२) के अनुसार विकिरण का एक ही क्वांटम देता है। किंतु सब इलेक्ट्रानों के लिए यह ठीक नहीं है। विद्युच्चुंबकीय विकिरण उत्पन्न होने के पूर्व इलेक्ट्रान की ऊर्जा के अंशत: अथवा संपूर्णत: नष्ट होने की बहुत अधिक संभावना रहती है। इसके अनेक कारण होते हैं। जिस धातु का धनाग्र हो उस धातु के परमाणुओं से प्रथम आघात होने पर इलेक्ट्रान उस धनाग्र के तल के भीतर जाते हैं। इन परमाणुओं से इलेक्ट्रानों की गति में प्रतिरोध होता है, क्योंकि वे परमाणु भी अन्य इलेक्ट्रानों से परिवेष्टित होते हैं। प्रत्येक धातु में धात्वीय इलेक्ट्रान होते हैं जिनके कारण धातुएँ विद्युच्चालक होती हैं। धनाग्र में प्रवेश करते समय ऋणाग्र से आनेवाले इलेक्ट्रानों तथा धनाग्र के आंतर इलेक्ट्रानों में अनेक संघात होते हैं और प्रत्येक संघात में बाह्य इलेक्ट्रानों की ऊर्जा कम होती जाती है। अत: अंत में जब बाह्य इलेक्ट्रानों से विद्युच्चुंबकीय तरंगें उत्पन्न होती हैं तब इन इलेक्ट्रानों की ऊर्जा एक समान नहीं होती। विभवांतर वि (v) से महतम ऊर्जा इ × वि (e×v)होंगी, किंतु इस महत्तम ऊर्जा के इलेक्ट्रान–अर्थात् वे जिनसे एक भी संघात नहीं हुआ हैं अत्यंत अल्प होते हैं; अधिकतर इलेक्ट्रानों की ऊर्जा इससे कम होती है। इसलिए उत्पादित एक्सरे एकवर्ण नहीं होता; हमें एक्सरे का अविच्छित वर्णक्रम मिलता है। श्वेत प्रकाश का वर्णक्रम जिस प्रकार का होता है, उसी प्रकार का अविच्छिन्न वर्णक्रम एक्सरे का भी होता है; अत: एक्सरे के अविच्छिन्न वर्णक्रम को श्वेत विकिरण भी कहते हैं। चित्र २ में अविच्छिन्न एक्सरे वर्णक्रम के भिन्न-भिन्न तरंगदैर्घ्यो की तीव्रता का वक्र में न्यूनतम तरंगदैर्घ्य समीकरण (३) के अनुसार विद्युद्विभव से संबंधित है। यदि विभव बढ़ाया जाए तो न्यूनतम तरंगदैर्घ्य और भी कम हो जाएँगे, किंतु वक्र चित्र २ के समान ही रहेगा। चित्र २ के अनुसार प्राप्त अधिकतम तीव्रता का तरंगदैर्घ्य भी विभव पर ही निर्भर रहता है और विभव बढ़ाने से अधिकतम तीव्रता का संगत तरंगदैर्घ्य भी कम हो जाता है। संपूर्ण एक्सरे की तीव्रता भी विभव पर निर्भर रहती है; जैसे जैसे विभव बढ़ता जाता है, वैसे वैसे संपूर्ण तीव्रता भी बढ़ती जाती है।

रंटजन ने जिस प्रकार के उपकरणों की सहायता से एक्सरे का आविषकार किया था प्रारंभ के कतिपय वर्षो तक उसी प्रकार के उपकरण उपयोग में लाए जाते थे। इनमें थोड़ा बहुत सुधार हुआ और शिअरर, हेडिंग, ज़ीगब्ह्रा इत्यादि वैज्ञानिकों ने ऐसी एक्सरे नलिकाओं की उपज्ञा की , जिनके धनाग्र सरलता से बदले जा सकते हैं किंतु इन सब वायु-विसर्जन-नलिकाओं में एक विशेष दोष यह था कि इनमें विद्युद्धारा का तथा विभव का स्वतंत्रतापूर्वक परिवर्तन नहीं किया जा सकता था। यह दोष कूलिज की एक्सरे नलिका में दूर कर दिया गया। १९१३ में कूलिज ने विभिन्न तत्वों पर इलेक्ट्रानों का उत्पादन करके कूलिज नलिका की उपज्ञा की (चित्र ३)। कूलिज ने इलेक्ट्रान प्राप्त करने के लिए वायु में विद्युद्विसर्जन के बदले उष्मीय आयनों का उपयोग किया। धातु के तंतु में विद्युद्धारा प्रवाहित करने से तंतु गरम हो जाता है और (निर्वात में) धारा अधिक बढ़ाने से उससे प्रकाश का उत्सर्जन होने लगता है (जैसा तप्ततंतु विद्युद्दीप में होता है)। इस तप्ततंतु से प्रकाश के साथ-साथ इलेक्ट्रान भी निकलते हैं और यदि निर्वात में तप्त तंतु के समीप धातु की एक पट्टी रखकर उसको धन विद्युद्विभव दिया जाए तो धारामापी में विद्युद्धारा दिखाई देगी। किंतु इस रीति से इलेक्ट्रान प्राप्त करने के लिए अत्युच्च निर्वात की आवश्यकता होती है। कूलिज ने कांच का एक विशाल बल्ब लेकर उसके केंद्र में उच्च गलनांकवाली धातु का एक टुकड़ा रखा (चित्र २) और उसके अभिमुख टंग्स्टन तंतु के संर्पिल के पर्याप्त चक्र स्थापित करके संपूर्ण बल्ब को पूर्णत: निर्वात किया। यदि तंतु के इस सर्पिल में पर्याप्त विद्युद्धारा प्रवाहित की जाए तो तंतु तप्त हो जाता है तथा उससे इलेक्ट्रान प्राप्त होते हैं। इन इलेक्ट्रानों को विभव बढ़ाकर उचित ऊर्जा दी जा सकती है। अत्युच्च निर्वात होने के कारण वायु के परमाणुओं के संघात नहीं होते, अत: इलेक्ट्रान संपूर्ण ऊर्जा के साथ धातु से संघात करते हैं और एक्सरे का उत्पादन होता है। कूलिज की एक्सरे नलिका की मुख्य सुविधा यह है कि उत्पादित एक्सरे की तीव्रता तथा कठोरता में इच्छानुसार परिवर्तन किया जा सकता है। विभव को स्थिर रखकर तंतु में यदि अधिक विद्युद्धारा प्रवाहित की जाए तो तंतु का ताप बढ़ने के कारण रिचर्ड्सन् के समीकरण के अनुसार इलेक्ट्रानों की संख्या भी बढ़ती है, अत: (इलेक्ट्रानों से उत्पन्न एक्सरे की तीव्रता बढ़ जाती है। इलेक्ट्रानों की संख्या (अथवा उष्मीय आयन धारा) स्थिर रखकर (अर्थात् टंग्स्टन तंतु में विद्युद्धारा स्थिर रखकर) यदि विभव बढ़ाया जाए, तो समीकरण (३) के अनुसार न्यूनतम तरंगदैर्घ्य कम हो जाएगा और उत्पन्न एक्सरे की कठोरता अधिक हो जाएगी। इस कूलिज नलिका पर आधारित, किंतु आवश्यक परिवर्तनों से युक्त अनेक प्रकार की एक्सरे नलिकाओं में एक अपचायी परिणामित्र (स्टेप डाउन ट्रैंसफॉर्मर) से आवश्यक प्रत्यावर्ती धारा पहुँचाई जाती हैं और एक उच्चायी परिणामित्र (स्टेप अप् ट्रैंसफ़ार्मर) से आवश्यक प्रत्यावर्ती उच्च विभव उत्पन्न किया जाता है। कूलिज नलिका स्वयं ऋजुकारी है।

एक्सरे नलिका में इलेक्ट्रानों में जो ऊर्जा होती है उसके दो प्रतिशत से कुछ कम भाग का ही एक्सरे में परिवर्तन होता है और शेष ९८ प्रतिशत से कुछ अधिक भाग उष्मा उत्पन्न करने में व्यय होता है। लक्ष्य का, अर्थात् उस धातु के टुकड़े का जिसपर अल्पवधि में इलेक्ट्रानों के असंख्य संघात होते हैं, ताप इतना अधिक हो जाता है कि उसके गल जाने की संभावना रहती है। लक्ष्य को ठंडा रखने के लिए पानी के निरंतर प्रवाह का आयोजन किया जाता है। लक्ष्य में उत्पन्न हुई उष्मा को इस प्रकार बराबर हटाते रहने से एक्सरे नलिका से अधिक समय तक कार्य लेने में कोई कठिनाई नहीं होती।

एक्सरे का अध्ययन भौतिकी की दृष्टि से अत्यंत महत्वपूर्ण तो था ही, धीरे-धीरे एक्सरे का उपयोग, जैसा ऊपर बताया गया है, आयुर्विज्ञान और उद्योग में भी होने लगा। इन सब कार्यो के लिए अधिक तीव्र तथा कठोर एक्सरे के उत्पादन की आवश्यकता बढ़ती गई। इस समस्या को हल करने के लिए एक्सरे के क्षेत्र में कार्य करनेवाले अनेक वैज्ञानिकों ने भिन्न-भिन्न प्रकार की नलिकाएँ तथा उपकरणों की उपज्ञा की (संदर्भ ग्रंथ द्र.) । तीव्रता बढ़ाने के लिए इलेक्ट्रानों की संख्या में वृद्धि होना आवश्यक है। तंतु में विद्युद्धारा बढ़ाने से इलेक्ट्रानों की संख्या अवश्य बढ़ती हैं, किंतु तंतु का ताप अधिक बढ़ने से उसकी धातु का वाष्पन होता है और उसके क्षीण होकर टूटने की संभावना रहती है। साथ ही, इलेक्ट्रानों के संघातों से लक्ष्य में जो उष्मा उत्पन्न होती है वह बढ़ती जाती है, इससे लक्ष्य के गलने की संभावना बढ़ जाती है। इन दोनों कठिनाइयों को दूर करने के लिए भिन्न-भिन्न प्रकार के प्रयत्न हुए और उनमें से कतिपय सफल भी रहे। आक्साइड विलेपित तंतुओं से निम्न ताप पर अधिक इलेक्ट्रान धारा प्राप्त हो सकती है; फिर, पर्याप्त लंबाई का तंतुसर्पिल लेकर इष्ट धारा प्राप्त हो सकती है। साधारणत: एक्सरे नलिकाओं में १० से १५० मिलिएंपिअर विद्युद्धारा का उपयोग होता है; वर्तमान काल में उचित तंतुओं से तथा उपसाधनों से १ अंपिअर अथवा उससे अधिक इलेक्ट्रान धारा सरलता से प्राप्त हो सकती है। इस तीव्र इलेक्ट्रान धारा से लक्ष्य में जो प्रचंड उष्मा उत्पन्न होती है उसको कम करने के लिए फ़िलिप्स, जनरल इलेक्ट्रिक, मैचलेट इत्यादि एक्सरे उपकरणों के निर्माताओं ने स्थिर लक्ष्य के स्थान पर घूर्णन करनेवाले मंडलक का आयोजन किया है। घूर्णन से इलेक्ट्रानों के संघात एक ही स्थान पर नहीं होते और जिस स्थान पर उष्मा उत्पन्न हुई है उसके पुन: संघातस्थान पर आने के पूर्व विकिरण द्वारा उष्मा का व्यय हो जाता है। घूर्णित लक्ष्य की एक्सरे नलिकाओं में से जो एक्सरे प्राप्त होता है उसकी तीव्रता स्थिर लक्ष्य (कूलिज नलिका) से उत्पन्न एक्सरे की तीव्रता की अपेक्षा अनेक गुनी अधिक होती है, अर्थात् फोटो खींचने में प्रकाशदर्शन (एक्सपोज़र) के समय में बहुत बचत होती है।

एक्सरे की तीव्रता तथा कठोरता बढ़ाने का दूसरा भी एक उपाय है। नलिका का विद्युद्विभव बढ़ाने से भी तीव्रता तथा कठोरता दोनों ही बढ़ती है। समीकरण (३) के अनुसार विभव बढ़ाने से न्यूनतम तरंगदैर्घ्य घटता जाता है और विभव पर्याप्त बढ़ाने से गामा किरणों के सदृश तरंगदैर्घ्य वाले एक्सरे का उत्पादन प्रयोगशालाओं में हो सकता है। विभव बढ़ाने से एक्सरे की तीव्रता भी बढ़ती हैं; तीव्रता विद्युद्धिभव के घन (तृतीय घात) की समानुपाती होती है। यद्यपि साधारण उच्च विभव के परिणामित्र उपलब्ध थे तथापि एक्सरे उत्पादन के लिए पर्याप्त उच्च विभव प्राप्त करने में अनेक कठिनाइयाँ थीं। जनरल इलेक्ट्रिक, मैचलेट इत्यादि निर्माताओं ने अनेक अनुसंधानों के पश्चात् एक करोड़ अनुसंधानों के पश्चात् एक करोड़ वोल्ट तक तक के विभाग द्वारा एक्सरे उत्पन्न करनेवाले उपकरणों का निर्माण किया है। इससे भी अधिक प्रगति इलिनॉय के प्राध्यापक कर्स्ट ने बीटाट्रीन का उपयोग करके की है। बीटाट्रोन से ४० करोड़ वोल्ट तक के विभव द्वारा एक्सरे का उत्पादन हो सकता है। प्रंचड विभव से उत्पन्न ये एक्सरे अत्यंत तीव्र तथा प्रवेशशील होते हैं। अत्यंत तीव्रतावाले एक्सरे उत्पन्न करने के लिए अन्य साधनों का भी उपयोग किया जाता है, जिनमें उल्लोल-जनित्र (सर्ज जेनरेटर) विशेष उल्लेखनीय है। प्रकाश से जैसे चलचित्र लिए जाते हैं वैसे ही एक्सरे से भी लिए जा सकते हैं और वैज्ञानिक दृष्टि से उपयुक्त होने के निमित इन चित्रों को अत्यंत अल्प समय में (१०^-६ सेंकड में) लेने की आवश्यकता होती हैं। उल्लोल-जनित्र के विसर्जन से अत्यंत उच्च उत्सर्जन धाराओं के नियंत्रित विस्फोट उत्पन्न किए जाते हैं। यहाँ इलेक्ट्रानों का उत्पादन उष्ण विद्युदग्र से नहीं होता, अपितु शीत विद्युदग्र से तीव्र विद्युत् क्षेत्र के कारण इलेक्ट्रानों का उत्सर्जन होता है।

एक्सरे के गुण–ऊर्जा या तो कणों के साथ अथवा तरंगों के साथ संयुक्त रहती है। किसी उद्गम से ऊर्जा का विसर्जन होता हो तो इस ऊर्जा का अस्तित्व साधारणत: विद्युच्चंबुकीय तरंगों की (ध्वनि के लिए वायु के तरंगों की) तीव्रता में, अथवा इलेक्ट्रान, प्रोटान, न्यूट्रान, आयन इत्यादि कणों की गतिज ऊर्जा के रूप में, व्यक्त होता है। तरंग और कण के स्वरूप भिन्न होते हैं; इसलिए इनको साधारणत: भिन्न वर्गो में रखा जाता है। किंतु अनेक प्रयोगों के फलों से यह स्पष्ट हो गया है कि इन वर्गों का बंधन तरंगों में कणों के गुण हैं और, विलोमत: कणों में भी तरंगों के गुण हैं। इस द्वैत रूप का प्रारंभ प्लांक के उष्माविकिरण के सिद्धांत से प्रारंभ हुआ। एक्सरे के गुण भी इस द्वैत रूप के अपवाद नहीं हैं। एक्सरे के कतिपय गुण तरंगों के हैं तथा कतिपय गुण कणों के भी हैं। पहले हम तरंगीय गुणों पर विचार करेंगे।

प्रारंभिक प्रयोगों के फलों से यह स्पष्ट था कि एक्सरे और प्रकाश के गुणों में साम्य है। एक्सरे तथा प्रकाश की किरणों का दिक् (स्पेस) में सरल रेखाओं में प्रचारण होता है। प्रकाश के समान एक्सरे की तीव्रता भी दूरी के वर्ग की प्रतिलोमानुपाती होती है। फोटो पट्टिका पर होनेवाली क्रिया तथा गैस में किए गए आयनीकरण के गुणों में भी दोनों में साम्य है। १९०५ ई. में माक्स ने प्रयोग द्वारा यह प्रमाणित किया कि एक्सरे का वेग प्रकाश का वेग के समान–अर्थात 3×10° सें.मी.प्रति सेंकड–है। वैद्युत तथा चुंबकीय क्षेत्रों में एक्सरे (प्रकाश के समान) अप्रभावित रहते हैं। इन सब गुणों से यह स्पष्ट था कि एक्सरे आवेशित कण नहीं, प्रकाश के समान विद्युच्चुंबकीय प्रकृति के हैं। भेद केवल तरंगदैर्घ्यो में हो सकता है। हागा, विंड्ट, वाल्टेर, पोल, सोमरफ़ेल्ड इत्यादि वैज्ञानिकों के प्रयोगों से यह अनुमान किया जा सकता था कि एक्सरे का तरंगदैर्घ्य 1×१०^-८ से.मी. के निकट है। किंतु प्रथम निर्णयात्मक फल लावे, फ्रीडरिश तथा क्निपिंग के प्रयोगों से प्राप्त हुआ और एक्सरे की तरंगदैर्घ्य प्रमाणित हुई। इस प्रयोग के पश्चात् एक्सरे की तरंगप्रकृति सुस्पष्ट करने के तथा उसके संबंध में अन्य परिणामों के प्रायोगिक फल प्राप्त करने के तथा उसके संबंध में अन्य परिमाणों के प्रायोगिक फल प्राप्त करने के अनेक प्रयत्न हुए। एक्सरे का तरंगदैर्घ्य प्रकाश के तरंगदैर्घ्य से बहुत कम (प्राय: एक सहस्रांश्) होने के कारण जिन प्रयोगों द्वारा प्रकाश का तरंगदैर्घ्य सरलता से मापा जा सकता है, वैसे प्रयोग एक्सरे के लिए करने में अनेक कठिनाइयाँ उपस्थित होती हैं। किंतु वर्तमान काल में प्रकाशको के प्रयोगों के समान एक्सरे का व्यतिकरण (इंटरफ़ियरेंस), विवर्तन (डफ्ऱैिक्शन), ध्रुवण (पोलैराइज़ेशन) इत्यादि गुण सुस्पष्ट करने के प्रयोग सफल हुए हैं और एक्सरे के तरंगदैर्घ्य उतनी ही यर्थाथता से ज्ञात हुए हैं जितनी से प्रकाशीय तरंगों के ज्ञात हुए थे। जिन प्रयोगों से एक्सरे की तरंगप्रकृति प्रमाणित होती है उनमें से कुछ नीचे दिए जा रहे हैं।

एक्सरे का व्यतिकरण–प्रकाशकी में फ्ऱेनेल के व्यतिकरण के प्रयोग विशेष रूप से प्रसिद्ध हैं। फ्रेनेल के द्वित्रिपार्श्व (बाई.प्रिज्म़) तथा द्विदर्पण का उपयोग करके व्यतिकरण सरलता से प्राप्त किया जा सकता है और यदि प्रकाश एक वर्ण का हो तो धारियों का मापन करके प्रकाश का तरंगदैर्घ्य निकाला जा सकता है। १९३२ ई. में केलस्ट्राम ने द्विदर्पण की रीति का उपयोग किया और ऐल्यूमिनियम की के–ऐल्फ़ा रेखा (तरंगदैर्घ्य ८.३ आंगस्त्रम) से एक्सरे की व्यतिकरण धारियाँ प्राप्त कीं। प्रकाश के तंरगदैर्घ्य की तुलना में एक्सरे का तरंगदैर्घ्य सूक्ष्म होने के कारण केलस्ट्राम के दोनों दर्पणों के बीच का कोण भी अत्यंत सूक्ष्म था। प्रकाशकी में व्यतिकरण का दूसरा प्रचलित प्रयोग लोईड के दर्पण का है। इसमें एक ही दर्पण का उपयोग किया जाता है, और व्यतिकरण धारियाँ मिलती हैं। एक्सरे के संबंध में केलस्ट्राम का लोईड दर्पणप्रयोग भी सफल रहा। इन दोनों प्रयोगों में धारियों के अत्यंत सूक्ष्म रहने के कारण मापन के पूर्व फोटो के आवर्धन की आवश्यकता प्रतीत हुई। तरंगदैर्घ्य के मापन के अतिरिक्त एक्सरे के लोईड दर्पणप्रयोग में यह भी प्रमाणित हुआ कि परावर्तन के समय एक्सरे में १८०º का कलापरिवर्तन होता है। विद्युच्चुंबकीय सिद्धांत के अनुसार यह अपेक्षित था।

एक्सरे का ध्रुवण–ध्रुवण अनुप्रस्थ तरंगों का विशेष गुण है। तरंग दो प्रकार की होती हैं: (१) अनुदैर्घ्य, और (२) अनुप्रस्थ। इनमें केवल अनुप्रस्थ तरंगों का ध्रुवण हो सकता है। एक्सरे के ध्रुवण की परीक्षा पहले पहल बार्क्ला ने १९०६ में की। बार्क्ला ने कार्बन के एक टुकड़े से एक्सरे का प्रकीर्णन किया। उसने प्रकीरित एक्सरे का पुन: दूसरे कार्बन के टुकड़े से प्रकीर्णन किया। दूसरी बार प्रकीरित एक्सरे की तीव्रता को दो परस्पर लंब दिशाओं में मापित करने से यह निष्कर्ष निकला कि इस रीति से ७०% ध्रुवण होता है। बार्क्ला के प्रयोग के समान पुन: १९२४ में कॉम्पटन एवं हागेनाऊ ने प्रयोग किए किंतु अब सूक्ष्म विकीरक का उपयोग किया गया। इस प्रयोग में गुणज प्रकीर्णन का अभाव था, अत: लगभग शत-प्रति-शत ध्रुवण प्राप्त हुआ। ध्रुवण की यह मात्रा जे. जे. टॉमसन के सिद्धांत के अनुसार अपेक्षित थी। प्रयोग के इस फल से एक्सरे की केवल तरंगप्रकृति ही नहीं अपितु प्रकीर्णन का विद्युच्चुंबकीय सिद्धांत भी प्रमाणित होता है।

एक्सरे का वर्तन–एक माध्यम में से दूसरे माध्यम में जाते समय जैसे प्रकाश का उसी प्रकार इस क्रिया में एक्सरे का भी वर्तन होता है, किंतु उनके तरंगदैर्घ्य अत्यंत सूक्ष्म होने के कारण वर्तन भी अत्यंत सूक्ष्म होता है। समीकरण तरंगदैर्घ्य × आवृत्ति = वेग के अनुसार, एक्सरे की आवृत्ति विशाल होने के कारण, एक्सरे का वर्तनांक १ से कम होता है। लारसन, ज़ीगब्ह्रा और वालेर ने १९२४ में एक्सरे के वर्तन का यथार्थ मापन किया। चित्र ४ में एक दीर्घ छिद्र (झिरी) में से पार होने के पश्चात् एक्सरे त्रिपार्श्व में अत्यंत सूक्ष्म कोण पर प्रवेश करते हैं। निर्गत किरण के तीन विभाग होते हैं : (१) दिष्ट किरण, (२) परावर्तित किरण, और (३) वर्तित किरण। एक्सरे का वर्तनांक १ से कम होता है; अत: वर्तित किरण की मुड़ने की दिशा प्रकाशकिरण की मुड़ने की दिशा के विपरीत होती है। एक्सरे का वर्तनांक सामान्यत: १ -ड (१-n) इस रूप से व्यक्त किया जाता है, और ड (n) का मान १०^-५ से १०^-६ तक होता है।

एक्सरे का वर्तनांक ज्ञात करने के अनेक रीतियाँ हैं जिनमें से निम्नलिखित रीति विशेष प्रसिद्ध है। इसमें पूर्ण-परावर्तन-कोण का मापन किया जाता है। इस कार्य के लिए आपतित एकवर्णीय एक्सरे प्रमार्जित (पालिश किए) तल से लगभग समानांतर ली जाती हैं और परावर्तित किरणों की तीव्रता मापित की जाती है। इसके बाद प्रमार्जित तल को क्रमश: घुमाकर प्रत्येक कोण के लिए परावर्तित किरणों की तीव्रता का मापन करने से क्रांतिक कोण (अर्थात् पूर्ण परावर्तन का कोण) ज्ञात हो जाता है। यदि वह कोण थ (r) हो तो ड (n) = १/२थ^२ (½r^२) अर्थात् एक्सरे का वर्तनांक =१-ड (l-n)=1–½थ^२ (१–½r^२)। इस प्रकार पूर्ण परावर्तन का कोण ज्ञात करके भिन्न-भिन्न पदार्थो के लिए एक्सरे का वर्तनांक निकाला जा सकता है। यद्यपि इस क्रांतिक कोण का मान बहुत कम होता है तथापि इस गुण पर आधारित एक्सरे-सूक्ष्मदर्शी बनाने के कर्क पैट्रिक के प्रयत्न अंशत: सफल हुए हैं।

एक्सरे का विवर्तन–तरंगों के प्रचारण में यदि कोई अवरोध हो तो तरंगों का पथ ऋजु नहीं रहता प्रत्युत जिस स्थान पर अवरोध रहता है वहाँ से पथ की दिशा में परिवर्तन हो जाता है। एक्सरे के तरंगदैर्घ्य अत्यंत सूक्ष्म होने के कारण उनके पथ की दिशा में जो परिवर्तन होता है (जिसको विवर्तन कहते हैं) वह अत्यंत सूक्ष्म होता है। प्रकाशकी में ऋजु-धार, दीर्घ छिद्र तथा तार से प्रकाशकिरणों का जो व्याभंग होता है वह विशेष रूप से प्रसिद्ध है। १९२९ में लारसन ने ऐल्यूमिनियम की के-ऐल्फ़ा रेखा (तरंगदैर्घ्य ८.३ आंगस्त्रम) से ०.००५५ मिलीमीटर चौड़ाई के दीर्घ छिद्र का उपयोग करके निर्वात में विवर्तन प्राप्त किया। १९३२ में केलस्ट्राम ने टंग्स्टन का ०.००३८ मिलीमीटर व्यास का तार लेकर उसी तरंगदैर्घ्य (८.३ आंगस्त्रम) के एक्सरे से निर्वात में विवर्तन प्राप्त किया। ये दोनों विवर्तन प्रकाशकी के विवर्तन के सदृश थे। यद्यपि इन प्रयोगों से एक्सरे की तरंगप्रकृति स्पष्ट होती है तथापि तरंगदैर्घ्यो के मापन के लिए इनका विशेष उपयोग नहीं हो सकता। तरंगदैर्घ्य के मापन के लिए विवर्तन झर्झरी (डफ्रैिक्शन ग्रेटिंग) का उपयोग किया जाता है। प्रकाशकी में जिस प्रकार व्याभंग-झर्झरी का उपयोग किया जाता है, उसी प्रकार उपयोग करके ए.एच.कॉम्पटन, बिर्डन, थीबो, ओस्गुड, बेकलीन इत्यादि वैज्ञानिकों ने एक्सरे के तरंगदैर्घ्यो का मापन किया। इस रीति का उपयोग विशेषत: मृदु एक्सरे के तरंगदैर्घ्यो के मापन के लिए होता है। मृदु एक्सरे के तरंगदैर्घ्य प्रकाशकी के पराबैंगनी किरणों के तरंगदैर्घ्यो के निकट होते हैं; अत: एक्सरे और प्रकाश में तरंगदैर्घ्यो की भिन्नता के अतिरिक्त सैद्धांतिक दृष्टि से कोई अंतर नहीं हैं। मृदु एक्सरे के प्रयोगों के लिए निर्वात की आवश्यकता होती है, क्योंकि हवा में इनका शीघ्रता से अवशोषण होता है।

एक्सरे का वर्णक्रम और परमाणुओं की संरचना–एक्सरे नलिका से प्राप्त हुई किरणों की वर्णक्रमीय तीव्रता सामान्यत: चित्र २ के वक्र के समान होती है, किंतु विभव को एक क्रांतिक मान से अधिक बढ़ाने पर विशेष तरंगदैर्घ्य की किरणों की तीव्रता शीघ्रता से बढ़ने लगती है। इस क्रांतिक विभव का तथा विशेष तरंगदैर्घ्य का मान लक्ष्य की धातु पर (तत्व पर) निर्भर रहता है। इन विशेष किरणों को लाक्षणिक एक्सरे कहा जाता है, क्योंकि इनके तरंगदैर्घ्य से उद्गम (लक्ष्य) का लक्षण निश्चित होता है। यद्यपि इनका अस्तित्व बार्क्ला ने १९०८ में स्थापित किया था, तथापि इसका सुव्यवस्थित अध्ययन मोस्ले ने १९१३-१४ में किया। मोस्ले ने पोटैशियम फ़ेरोसाइनाइड के मणिभ का उपयोग ब्रैग की विधि के अनुसार किया और लक्ष्य के स्थान पर ऐल्यूमिनियम से लेकर सुवर्ण तक क्रमश: ३८ तत्व रखे। प्रत्येक तत्व से जो लाक्षणिक एक्सरे उत्सर्जित होते थे उनका वर्णक्रम फोटो पट्टिका पर अभिलिखित किया जाता था। मोस्ले के प्रयोगों से विभिन्न तत्वों के एक्सरे वर्णक्रमों के विषय में जो ज्ञान प्राप्त हुआ उससे अत्यंत महत्व के निष्कर्ष निकले। मोस्ले के कार्य से तथा उसके पश्चात् एक्सरे के वर्णक्रम में जो अन्य आविष्कार हुए उनके फलों से परमाणुओं की संरचना के संबंध में निश्चित ज्ञान उपलब्ध हुआ और बोर सिद्धांत की पुष्टि हुई।

एक्सरे वर्णक्रम में प्रत्येक रेखासमुदाय तथा प्रत्येक रेखाप्रणाली के लिए अंतरराष्ट्रीय संज्ञा दी गई है। निम्नतम तरंगदैर्घ्य के समुदाय को के (k) प्रणाली कहा जाता है और इससे अधिक तरंगदैर्घ्य के समुदायों को क्रमश: एल, एम, एन, आे इत्यादि (L, M, N, O,...) संज्ञाएँ दी गई हैं। प्रत्येक तत्व में ये सब समुदाय नहीं होते। जैसे जैसे तत्व का परमाणु क्रमांक बढ़ता जाता है वैसे वैसे क्रमानुसार ये समुदाय प्राप्त होते हैं। प्रत्येक तत्व के परमाणु में एक नाभिक होता है और उसके बाहर जो इलेक्ट्रान होते हैं वे निश्चित संख्या में पृथक् कवचों में रहते हैं (द्रं. परमाणु)। एक्सरे वर्णक्रम के समुदायों के अध्ययन से इन इलेक्ट्रानीय कवचों की ऊर्जा ज्ञात की जा सकती है। इस ऊर्जा को निश्चित करने के तीन प्रमुख साधन हैं। (१) एक्सरे वर्णक्रमीय रेखाओं की आवृत्तियाँ, (२) अवशोषण-एक्सरे-वर्णक्रम, तथा (३) एक्सरे का किसी पदार्थ पर आपतन होने के पश्चात् उत्सर्जित द्वितीयक इलेक्ट्रानों का चुंबकीय वर्णक्रम। एक्सरे वर्णक्रम के अध्ययन से नाभिक के बाह्य इलेक्ट्रानों के विषय में इस प्रकार से अधिक ज्ञान प्राप्त किया जा सकता है।

मोस्ले के प्रयोगों से यह ज्ञात हुआ कि यदि के, एल इत्यादि (K, L...) समुदायों की कोई भी एक वर्णक्रमरेखा लेकर भिन्न-भिन्न तत्वों के एक्सरे वर्णक्रमों में उसी रेखा की संगत रेखाएँ ली जाएँ तो उसकी आवृत्तियों में एक सरल संबंध रहता है। इन रेखाओं की आवृत्तियाँ तथा तत्व के परमाणुक्रमांक में निम्नलिखित समीकरण के अनुसार पारस्परिक संबंध रहता है :

Ö(आवृत्ति) = (क–ख) Öक, [Ö(आवृत्ति) =(j–b) Öa]

अर्थात् आवृत्ति =क (क-ख)^२

आवृत्ति =a (j–b)²

जहाँ क (a) उ एक स्थिरांक, ख (b) = दूसरा स्थिरांक, क्र (j) = परमाणु क्रमांक।

समीकरण (४) को मोस्ले का नियम कहते हैं। इस समीकरण में स्थिरांक क (a) ख और (b) समस्त तत्वों की विशिष्ट वर्णक्रमरेखा के लिए समान होते हैं। समीकरण (४) के अनुसार आवृत्ति तथा परमाणु-क्रमांक का संबंध चित्र ५ में दिया गया है। इस प्रकार की सरल रेखाएँ प्रत्येक समुदाय की प्रत्येक वर्णक्रम रेखा के लिए होती है। मोस्ले का यह नियम एक्सरे-वर्णक्रम-सिद्धांत में मौलिक है और फिर इस नियम के यथार्थ आकलन के लिए जो प्रयत्न हुए उनसे पारमाण्वीय भौतिकी में परमाणुओं की संरचना के सिद्धांत स्थिर करने में भी विशेष लाभ हुआ। समीकरण (४) से यह स्पष्ट है कि आवर्तसारणी में किसी तत्व का स्थान परमाणुक्रमांक से ही निश्चित होगा, परमाणुभार से नहीं। यदि तत्वों का स्थान आवर्तसारणी में परमाणुभारों के अनुसार दिया जाए तो आरगन और पोटैसियम, कोबल्ट और निकल इत्यादि तत्वों के स्थान विपरीत पडते हैं; किंतु यदि मोस्ले के नियम के अनुसार एक्सरे वर्णक्रम से प्राप्त तत्व-परमाणुक्रमांक दिए जाएँ तो आवर्तसारणी में प्रत्येक तत्व को यथोचित स्थान मिलता है। इस नियम से और भी एक लाभ हुआ। मोस्ले का नियम जिस समय प्रकाशित हुआ, उस समय तक जो तत्व अज्ञात थे उनके अस्तित्व की भी भविष्यवाणी हुई और तदनंतर उनका आविष्कार हुआ; उदाहरणार्थ हैफ़नियम, रेनियम इत्यादि।

बोर के परमाणु सिद्धांत के अनुसार एक्सरे वर्णक्रम के समस्त प्रायोगिक फलों की व्याख्या सरलता से की जा सकती है। प्रयोग द्वारा यह ज्ञात था कि निम्न परमाणुक्रमांक के तत्वों के लिए केवल के (K) प्रणाली का अस्तित्व होता है ्झ्रकिंतु इन तत्वों की के (K) प्रणलियों के तरंगदैर्घ्य अधिक होने से उनका समावेश एक्सरे विभाग में नहीं होता थाट और जैसे जैसे परमाणु क्रमांक बढ़ता जाता है वैसे वैसे क्रमश: एल, एम, एन, ओ, पी इत्यादि (L, M, N, O, P,...) प्रणालियाँ प्राप्त होती हैं। साथ ही यह भी ज्ञात था कि के (K) प्रणाली को उत्तेजित करने के लिए सबसे अधिक विभव को आश्यकता है, और एल, एम, एन इत्यादि (L, M, N,...) प्रणालियों के लिए क्रमश: उनसे कम विभव आवश्यक होता है। अत: यह स्पष्ट है कि परमाणु में प्रत्येक इलेक्ट्रान कवच के साथ विशिष्ट ऊर्जा होती है। फलत: के (K) कवच नाभिक के निकट होता है और उसके पश्चात् क्रमश: एल, एम, एन इत्यादि (L,M,N,...) कवच होते हैं, अत: इन प्रणालियों को उत्तेजित करने के लिए क्रमश: कम ऊर्जा की आवश्यकता होगी। प्रकाशीय वर्णक्रम के सिद्धांत में जैसे समान ऊर्जा के रेखाचित्र दिए जाते हैं, उसी प्रकार का (किंतु अधिक सरल किया हुआ) रेखाचित्र चित्र ६ में एक्सरे वर्णक्रम के लिए दिया जा रहा है।

के, एल इत्यादि (K, L,...) प्रणालियाँ कैसे उत्तेजित होती हैं और उनकी रेखाओं के तरंगदैर्घ्य (अथवा आवृत्तियाँ) क्या होंगे, यह चित्र ६ से स्पष्ट है। आकृति में के (K) प्रणाली में एल (L) कवच के तीनों उपविभागों से इलेक्ट्रानों का संक्रमण नहीं होता, केवल दो उपविभागों से होता है। संक्रमण के विशेष नियम हैं, जिनके अनुसार संक्रमण होकर ऊर्जा का एक क्वांटम मिलता है। इन नियमों के अनुसार प्रत्येक उपविभाग (अथवा ऊर्जास्तर) को जो विशेष क्वांटम अंक दिए गए हैं उनमें केवल नियत परिवर्तन संभाव्य है। अत: इलेक्ट्रान किसी ऊर्जास्तर से अन्य किसी भी स्तर पर स्वेच्छानुसार संक्रमण नहीं कर सकता, केवल अनुमोदित स्तरों पर ही उसका संक्रमण हो सकता है।

सैद्धांतिक दृष्टि से प्रकीर्ण एक्सरे का तीसरा प्रकार, परिवर्तित एक्सरे, विशेष महत्वपूर्ण है। के, एल इत्यादि (K, L,...) आंतरिक कवचों के इलेक्ट्रानों का नाभिक से दृढ़ बंधन रहता है, किंतु बाह्य कवचों के इलेक्ट्रानों का बंधन शिथिल रहता है। ठोस पदार्थो में, विशेषत: धातुओं में, बाह्य कवच के इलेक्ट्रानों का बंधन इतना शिथिल होता है कि कतिपय इलेक्ट्रान प्राय: स्वतंत्र रहते हैं–अर्थात् ये इलेक्ट्रान धातु के भीतर तो रहते हैं किंतु किसी एक ही परमाणु से उनका सतत बंधन नहीं रहता। ऐसे इलेक्ट्रानों को स्वतंत्र इलेक्ट्रान कहा जाता है। ऐसे इलेक्ट्रान से एक्सरे का संघात होने पर थोड़ी ऊर्जा इलेक्ट्रान को भी मिलेगी और ऊर्जाअविनाशिता सिद्धांत के अनुसार प्रकीरित किरण की ऊर्जा प्रारंभिक ऊर्जा से उतनी ही मात्रा में कम होगी, अर्थात् प्रकीरित किरण की आवृत्ति कम होगी (क्योंकि क्वांटम सिद्धांत के अनुसार एक्सरे-किरण-ऊर्जाउप्लांक का स्थिरांकुंआवृत्ति)। प्रकीरित एक्सरे में आपाती एक्सरे के तरंगदैर्घ्य से कम तरंगदैर्घ्य के एक्सरे का अस्तित्व पहले ए. एच. कॉम्पटन ने स्थापित किया। इस प्रकार की घटना से समस्त संगत परिणामों का (जैसे परिवर्तित एक्सरे का तरंगदैर्घ्य, प्रकीर्णन गुणंक, प्रकीरित एक्सरे की तीव्रता का दिक् (स्पेस) में विभाजन, प्रतिक्षेपित इलेक्ट्रान की ऊर्जा तथा दिशा इत्यादि का) प्रायोगिक अध्ययन कॉम्पटन ने किया। सी.टी.आर. विल्सन ने भी अन्य रीति से प्रतिक्षेपित इलेक्ट्रानों का अध्ययन किया। इन सब प्रायोगिक फलों का समर्थन प्रतिष्ठित विद्युच्चुंबकीय सिद्धांत द्वारा नहीं होता था। गणना करके कॉम्पटन ने यह प्रमाणित किया कि आपाती एक्सरे को (विद्युच्चुंबकीय) तरंगमलिका न समझकर यदि हम उन्हें एक्सरे फोटान (कण) समूह समझे, तो इलेक्ट्रानों से संघात संबंधी ऊर्जा तथा आवेग के अविनाशिता-सिद्धांत से प्राप्त फल प्रायोगिक फलों के अनुकूल होते हैं। अत: कॉम्टन प्रकीर्णन में एक्सरे के तरंग समझना अनुचित है और इस प्रकार के संघात में एक्सरे के फोटान का अस्तित्व मानना पड़ता है। फोटान की ऊर्जाप्लांक का स्थिरांकउआवृत्ति। कॉम्पटन-प्रभाव विशेष महत्व का है, क्योंकि इससे प्रमाणित होता है कि प्रकीर्णन में एक्सरे का व्यवहार तरंगों जैसा नहीं, कणों के समान है।

प्रकीर्णन के साथ साथ प्रकाशवैद्युत प्रभाव में भी एक्सरे का व्यवहार तरंगों के सदृश नहीं अपितु कणों के–फोटनों के–सदृश होता है। जब किसी पदार्थ पर एक्सरे का आपतन होता है तब उस पदार्थ के परमाणुओं के इलेक्ट्रानों से उसका संघात होता है। इन संघातों में एक्सरे की ऊर्जा इन इलेक्ट्रानों को मिलती है और ये इलेक्ट्रान परमाणुओं से दूर प्रक्षिप्त हो जाते हैं। ऊर्जा पर्याप्त होने के कारण ये इलेक्ट्रान पदार्थ के बाहर निकलते हैं और चुंबकीय क्षेत्र से इनको केंद्रित किया जा सकता है। चुंबकीय क्षेत्र यदि एक समान तथा पर्याप्त तीव्रता का हो तो निश्चित वेग के इलेक्ट्रानों का निश्चित स्थान पर ही पतन होता है। इस प्रकार प्राप्त हुए प्रकाश-इलेक्ट्रानों के (फोटो-इलेक्ट्रानों के) वर्णक्रमों का अध्ययन करके अनेक महत्वपूर्ण अनुमान किए गए हैं। यदि एक्सरे समान तरंगदैर्घ्य के (अथवा एक वर्ण के) हों, तो प्रकाश-इलेक्ट्रानों के वर्णक्रम में सुस्पष्ट रेखाएँ आती हैं, जिससे यह स्पष्ट होता है कि इलेक्ट्रानों को मुक्त करने के लिए निश्चित ऊर्जा ली गई है। यदि पदार्थ में इलेक्ट्रानों मुक्त हों तो एक्सरे की संपूर्ण ऊर्जा उनको मिलेगी (यहाँ धातु से बाहर निकलने के लिए इलेक्ट्रान को जितनी ऊर्जा की आवश्यकता होती है वह एक्सरे की ऊर्जा की तुलना में उपेक्षणीय होती है, किंतु प्रकाशकी में प्रकाशकिरण की ऊर्जा की तुलना में वह उपेक्षणीय नहीं होती) और इस चुंबकीय वर्णक्रम में महतम की ऊर्जा के इलेक्ट्रान रहेंगे। इन महत्तम ऊर्जा के इलेक्ट्रानों के साथ साथ, जिनमें निश्चित ऊर्जा की हानि हुई है, ऐसे इलेक्ट्रानों के अस्तित्व का स्पष्टीकरण केवल इसी अनुमान से हो सकता है कि ये इलेक्ट्रान विशिष्ट ऊर्जा द्वारा परमाणु के नाभिक से बद्ध थे। अत: उनको मुक्त करने के लिए एक्सरे के फोटनों की ऊर्जा से उतनी ही ऊर्जा का व्यय हुआ और शेष ऊर्जा इलेक्ट्रानों को मिली। अर्थात् इस प्रयोग से के एल इत्यादि कवचों की ऊर्जा की सरलता से गणना की जा सकती है। साथ ही यह भी स्पष्ट होता है कि एक्सरे और बद्ध इलेक्ट्रानों के संघात कणों के संघातों के समान होते हैं, अर्थात् इन संघातों में एक्सरे की तरंगप्रकृति नहीं दिखाई देती है। प्रायोगिक अध्ययनों से एक्सरे की ऊर्जा तथा उनसे प्राप्त फोटो इलेक्ट्रानों की ऊर्जा में निम्नलिखित संबंध प्राप्त हुआ है :

फोटो इलेक्ट्रान की ऊर्जा उ फोटान की ऊर्जा = ऊ_प (Ep) (५) यहाँ फोटान की ऊर्जा उ प्लांक का स्थिरांक ुं आवृत्ति, तथा ऊ_प (Ep) = के, एल इत्यादि कवचों की बंधन ऊर्जा।

एक्सरे और मणिभ–एक्सरे से मणिभ संरचना जानने में विशेष सहायता मिलती है (द्र. एक्सरे और मणिभ संरचना)।

एक्सरे के अन्य उपयोग–एक्सरे के विशिष्ट गुणों के कारण उनका उपयोग विस्तृत रूप से विज्ञान की अनेक शाखाओं तथा विभिन्न उद्योगों में होता आ रहा है। उद्योगों में, विशेषत: निर्माण तथा निर्मित पदार्थो के गुणों के नियंत्रण में, एक्सरे का बहुत उपयोग होता है। निर्मित पदार्थो की अंतस्य त्रुटियाँ एक्सरे फोटोग्राफों द्वारा सरलता से ज्ञात की जा सकती हैं। विमान तथा उसी प्रकार के साधनों के यंत्रों में अति तीव्र वेग तथा चरम भौतिक परिस्थितियों का सामना करना पड़ता हैं; ऐसे यंत्रों के निर्माण में प्रत्येक अवयव अंतर्बाह्य निर्दोष तथा यथार्थ होना चाहिए। ऐसे प्रत्येक अवयव की परीक्षा एक्सरे से की जाती है और सदोष अवयवों का त्याग किया जाता है। धातु एक्सरे का अवशोषण करते हैं, अत: धातुओं के अंतर्भागों की परीक्षा के लिए मृदु एक्सरे अनुपयुक्त होते हैं। विशाल आकार के धात्वीय पदार्थो के लिए अत्युच्च विभव के एक्सरे की आवश्यकता होती है।

सं.ग्रं.–ए. एच. कॉम्पटन तथा एलीसन : एक्सरे इन् थ्योरी ऐंड एक्स्पेरिमेंट (डी. ह्वान नोस्ट्रांग कंपनी, न्यूयॉर्क, १९३५); स्प्राऊल : एक्सरेज़ इन प्रैक्टिस (मैक्-ग्रॉ हिल कंपनी, न्यूयार्क, १९४६); जॉर्ज एल. क्लार्क : ऐप्लाएड एक्सरेज़ (मैक-ग्रॉ हिल कंपनी, न्यूयार्क, १९५५); ए. लिखती तथा डब्ल्यू. मिंडर : रंटजन फिज़ीक (स्प्रिंगर-फरलाग, विएना, १९५५); रंटजन स्ट्राहलेन; (हैंडबुक डेर फिज़ीक, ३० भाग, स्प्रिंगर फरलाग, बर्लिन, १९५७)।