从19 世纪中叶开始,对气体放电的研究非常盛行．在长玻璃管的两端封入阴、阳两个电极,然后施以高电压,同时用真空把管中的空气抽掉,当空气变得非常稀薄时,管内便闪出淡红色的光,如果进一步把空气抽出,使之几乎变成真空时,淡红色的光消失,而阳极附近的玻璃管壁上则开始闪现出淡緑色的光。

1859 年,德国的尤利乌斯·普吕克发现,某种射线从阴极射向阳极,碰到玻璃管壁便发出淡緑色的荧光．这种射线被取名为阴极射线．許多人积极地进行研究,但总把握不住它的本质．德国的物理学家一般都把阴极射线看成是同光一样的电磁波．英国的物理学家坚持认为这是粒子流(1897 年,证明后者是正确的．J·J·汤姆生证明它是电子流)。

1894 年,德国的菲利普·赖纳特,在玻璃上开一个洞,蒙上铝箔,便发现阴极射线穿透铝箔射向外面．透出的阴极射线碰到涂有铂氰化钡的荧光屏时,就会发出亮光,因此,很容易知道了它的存在。

1895 年,德国的维尔茨堡大学教授威廉·康拉德·伦琴(1845～1923年)曾采用这种赖纳特的装置研究阴极射线．由于阴极射线碰到玻璃管壁发出的緑光非常妨碍研究,他就用黑色的厚纸把灯管完全包起来; 并把实验室的百叶窗放下,使室内变得漆黑．但是,当他无意中环視室内时,离他一米远的桌子上放着的荧光屏却闪着亮光．他揉揉眼,百思不得其解．因为玻璃管完全被黑纸包着,按说灯管不会透出光线,阴极射线也不能在空气中射出一米远。

他最终只好认为,可能是玻璃灯管射出的一种眼睛看不见的射线碰到荧光屏后发出的光．伦琴试着在灯管和荧光屏之间放入木板或布,但荧光屏仍然在发光．在其间放入一块金属板,影子便照在上边．这种射线虽然能够穿透木板和布,但并不能穿透金属板。

伦琴让妻子把手放在照相感光板上,用这种光线照射,得到了一张清晰的戴有戒指的手的骨骼的照片．证明这种光线能够穿透除骨骼以外的人体．并在底片上感光．因为在数学上,未知数习惯于用X 表示,所以,伦琴給这种偶然发现的未知的射线取名为X 射线。