karakteristisk strålning är en typ av energiutsläpp som är relevant för Röntgenproduktion. Denna energiemission händer när en snabbrörlig elektron kolliderar med en k-skalelektron, elektronen i K-skalet matas ut (förutsatt att energin hos den infallande elektronen är större än bindningsenergin hos K-skalelektron) lämnar ett ’hål’. En yttre skalelektron fyller detta hål (från L-skalet, M-skalet etc. ) med en emission av en enda röntgenfoton, ibland kallad en karakteristisk foton, med en energinivå som motsvarar energinivåskillnaden mellan den yttre och inre skalelektronen som är involverad i övergången.

i motsats till det kontinuerliga spektrumet av bremsstrahlung-strålning representeras karakteristisk strålning av ett linjespektrum. Eftersom varje element har ett specifikt arrangemang av elektroner på diskret energinivå, kan det uppskattas att strålningen som produceras från sådana interaktioner är ’karakteristisk’ för det involverade elementet.

till exempel, i en volfram målelektronövergångar från L-skalet till K-skalet producerar röntgenfotoner av 57,98 och 59,32 keV. De två energinivåerna är som ett resultat av Pauli-uteslutningsprincipen som säger att inga två partiklar med halv heltalsspinn (såsom elektroner) i en atom kan uppta exakt samma energitillstånd samtidigt; därför representerar K-skalet två olika energitillstånd, l-skalet åtta tillstånd och så vidare.

när en elektron faller (kaskader) från L-skalet till K-skalet kallas röntgenstrålen en K-alfa röntgenstråle. På samma sätt, när en elektron faller från M-skalet till K-skalet, kallas röntgenstrålen en K-beta x-ray1. Det är dock möjligt att ha M-L-övergångar och så vidare men deras sannolikhet är så låg att de säkert kan ignoreras.

varje element skiljer sig åt i kärnbindningsenergier, och karakteristisk strålning beror på bindningsenergin hos ett visst element.

karakteristisk strålning existerar aldrig isolerat och linjespektra överlagras vanligtvis på de kontinuerliga spektra av bremsstrahlung-strålning.