Phân loại ống tia X và cấu trúc của ống tia X có cực dương cố định

Ống tia X có cực dương cố định là loại ống tia X đơn giản nhất được sử dụng phổ biến.
Anode bao gồm đầu anode, nắp anode, vòng thủy tinh và tay cầm anode. Chức năng chính của anode là chặn dòng electron chuyển động tốc độ cao bằng bề mặt mục tiêu của đầu anode (thường là mục tiêu vonfram) để tạo ra tia X, và bức xạ nhiệt tạo ra hoặc dẫn nhiệt qua tay cầm anode, đồng thời hấp thụ các electron thứ cấp và các electron tán xạ.

Tia X được tạo ra bởi ống tia X hợp kim vonfram chỉ sử dụng chưa đến 1% năng lượng của dòng electron chuyển động tốc độ cao, do đó tản nhiệt là vấn đề rất quan trọng đối với ống tia X. Cực âm chủ yếu bao gồm dây tóc, mặt nạ hội tụ (hay còn gọi là đầu cực âm), ống bọc cực âm và thân thủy tinh. Chùm electron bắn phá mục tiêu cực dương được phát ra từ dây tóc (thường là dây tóc vonfram) của cực âm nóng, và được hình thành bằng cách hội tụ bởi mặt nạ hội tụ (đầu cực âm) dưới sự gia tốc điện áp cao của ống tia X hợp kim vonfram. Chùm electron chuyển động tốc độ cao va chạm vào mục tiêu cực dương và bị chặn đột ngột, tạo ra một phần tia X nhất định với sự phân bố năng lượng liên tục (bao gồm cả tia X đặc trưng phản xạ kim loại mục tiêu cực dương).