一、X线的特性
X线是一种波长很短的电磁波，是一种光子，诊断上使用的X线波长为0.08～0.31埃（埃A=10-8cm)，X线有下列持性（主要应用于医学方面)：
（一)穿透性
X线能穿透一般可见光所不能透过的物质，包括人体在内。其穿透能力的强X线的波长以及被穿透物质的密度与厚度有关。X线波长愈短，穿透力就愈大；特质密度愈低，厚度愈薄，则X线愈易穿透。在实际工作中，常以通过球管的电压伏值（Kilovolt，KV)的大小代表X线的穿透性（即X线的质)，而以单位时间内通过X线的电流（milliampere，mA)与时间的乘积代表X线的量。
（二)荧光作用
X线波长很短，肉眼看不见，但照射在某些化合物（如钨酸钙，硫氧化钆等)被其吸收后，就可发生波长较长且肉眼可见的荧光，荧光的强弱和所接受的X线量多少成正比，与被穿透物体的密度及厚度成反比。根据X线的荧光作用，利用以上化合物制成透视荧光屏或照相暗匣里的增感纸，供透视或照片用。
（三)感光作用
X线和日光一样，对摄影胶片有感光作用。感光强弱和胱片接受的X线量成正比。胶片涂有溴化银乳剂，感光后放出银离子（Ag+),经暗室显影定影处理后，胶片感光部分因银离子沉着而显黑色，其余未感光部分的溴化银被清除而显出胶出本色，亦即白色。由于身体各部位组织密度不同，胶片出现黑—灰—白不同层次的图像，这就是X线照相的原理。
（四)电离作用及生物效应
X线或其它射线（例如γ线)通过物质被吸收时，可使组成物质的分子分解成为正负离子，称为电离作用，离子的多少和物质吸收的X线量成正比。通过空气或其它物质产生电离作用，利用仪表测量电离的程度就可以计算X线的量。同样，X线通过人体被吸收，也产生电离作用，并引起体液和细胞内一系列生物化学作用，使组织细胞的机能形态受到不同程度的影响，这种作用称为生物效应。X线对人体的生物效应是应用X线作放射治疗的基础。另外，在实施X线检查时，对检查者与被检查者进行防护措施亦基于此理。
二、密度对比概念和影像形成原理
X线影像形成的基本原理，是由于X线的特性和人体组织器官密度与厚度之差异所致，这种密度与厚度之差异称为密度对比（Contrast)，可分为自然对比和人工对比。
（一)自然对比
人体各种组织、器官和密度不同；厚度也异，经X线照射，其吸收及透过X线量也不一样。因此，在透视荧光屏上有亮暗之分，在照片上有黑白之别。这是人体自然，亦是固有的密度差别，称为自然对比。
按照人体组织密度的高低，依次分为骨骼、软组织（包括皮肤、肌肉、内脏、软骨)、液体（血液及体液，密度和软组织相似，X线不能区别)，脂肪和存在人体内的气体。各个不同密度的组织相邻排列，吸收及透过X线量不同，才产生透视或照片上影像。在人体内，胸部和骨骼的自然密度对比最好，透视和普通照片上应用最多。凡是密度最大的部份（例如骨骼)吸收X线最多，通过X线量很少，故在照片上显出白色影像；反之，密度较小的部份（例如空气或软组织)在照片上出现黑色影像，此外，还应注意厚度，如心脏的投影，形成明显的白色。
总结自然对比和影像关系，列为下表：
人体组织密度差异和X线影象关系表
| 组织 | 密度 | 吸收X线量 | 透过的X线量 | X线影象 | |
| 透视 | 照片 | ||||
| 骨、钙化灶 | 高 | 多 | 少 | 暗 | 白 |
| 软组织、液体 | 稍低 | 稍少 | 稍多 | 较暗 | 灰 |
| 脂肪 | 更低 | 更少 | 更多 | 较亮 | 深灰 |
| 气体 | 最低 | 最少 | 最多 | 最亮 | 黑 |
同样，如器官和组织有病理变化，改变了原有的密度，出现新的密度差异，产生密度高低不等的影像，也属于自然对比的范畴。
密度分辨率（Density resolution)：使用某种射线设备，能分辩人体同一部位的两种以上不同密度的结构，亦即显出密度差异，从而形成影像。这种能分辨最小的密度差异，称为某种设备的密度分辨率。如CT机就具有高分辨率，在头颅同一层扫描片中，有分辨出灰质与白质、脑室、脑池与脑沟等不同结构，而普通X线的密度分辨率则较低，约为5～10%。
（二)人工对比
人体有些部分，如腹部各脏器，密度大致相同，不具备自然对比的条件，可用对人体无害、密度大或密度小的物质，引入被检查的组织器官或其周围，造成密度差异，显出影像，称为人工对比。形成人工对比的方法称为造影检查，引用的物质叫做造影剂（Contrastmedium)。
