عند سقوط الإلكترونات المعجلة على ذرات مادة الهدف فإن هذه الإلكترونات تنتزع أحد الإلكترونات من أحد المستويات الداخلية للهدف ويغادر الذرة نهائياً فتحصل حالة التأين، أو قد يرتفع إلى مستوى أكثر طاقة فتحصل حالة التهيج، وفي كلا الحالتين تصبح الذرة قلقة (متهيجة) تحاول العودة إلى وضع الاستقرار فيهبط الإلكترون المتهيج إلى مستوى الطاقة التي انتزعت منه، فيبعث طاقة بشكل فوتون للأشعة السينية طاقته تساوي فرق الطاقة بين المستويين أي وعند ذلك نحصل على الأشعة السينية المميزة.
