A radiação característica é produzida quando elétrons incidentes perdem energia ao interagir com o campo elétrico do núcleo do átomo do alvo, gerando um espectro contínuo cuja energia depende exclusivamente da corrente do tubo (mA).

O aumento da diferença de potencial (kVp) aplicada entre cátodo e ânodo eleva a energia cinética dos elétrons, aumentando a energia máxima e a capacidade de penetração dos fótons de raios X, além de influenciar tanto a radiação de freamento quanto a radiação característica.

O filamento de tungstênio do cátodo tem como principal função atuar como alvo para a produção de radiação característica, devido ao seu elevado número atômico e alto ponto de fusão.

A radiação de freamento (Bremsstrahlung) ocorre quando elétrons incidentes ejetam elétrons das camadas internas do átomo do alvo, sendo responsável por linhas discretas no espectro de emissão dos raios X.