X射線管是分析儀器與探傷儀器中最重要的組成部分。管內真空度不低于10-4 帕。陰極為直熱式螺旋鎢絲，陽極為銅塊端面鑲嵌的金屬靶。根據管子的用途選擇靶材和電子束能量，常用鎢作靶材。陰極工作溫度約為2000K，發射出的電子經數萬至數十萬伏高壓加速后撞擊靶面。陰極被一個前端開槽的金屬罩包圍。金屬罩的電位等于或低于陰極，迫使電子聚焦在靶面上的一個狹窄區域內，形成焦斑。對于X射線管的要求是焦點小，強度大，以形成較大的功率密度。因此，在陽極上須供給比較大的功率，但X射線管的效率很低，99％以上的電子束功率成為陽極熱耗，而使焦斑過熱。為了避免陽極過熱即對陽極或管子采取不同方式的冷卻，以降低焦斑處的溫度，或使靶面傾斜一定角度，以提供較大的散熱面積。隨著技術的不斷提升，現出現一種在陽極靶面與陰極之間裝有控制柵極的X射線管，在控制柵上施加脈沖調制，以控制X射線的輸出。改變脈沖寬度及重復頻率，即可調整定時重復曝光。