在1895年12月的一个夜晚，德国的一位世界著名的物理学家伦琴（ROentgen 1845～1923年）在物理实验室进行阴极射线特点的研究的试验中发现：放电的玻璃管不仅发射看得见的光，还发射某种看不见的射线，这种射线穿透力很强，能穿透玻璃、木板和肌肉等，也能穿透黑纸使里面包着的底片感光，还能使涂有氰酸钡的纸板闪烁浅绿色的荧光，但对骨头难以穿透。伦琴还用这种射线拍下他夫人手骨的照片。他认为新发现的射线本质很神秘，还只能算一个未知物，于是就把数学中表示本知数的"X"借用过来，称之为"X射线"。后来又经过科学家们多年的研究，才认清了"X射线"的本质，实质上它就是一种光子流，一种电磁波，具有光线的特性，是光谱家族中的成员，只是其振荡频率高，波长短罢了，其波长在 1～0．01埃（1埃=10-10米）。X射线在光谱中能量最高、范围最宽，可从紫外线直到几十甚至几百兆电子伏特（MeV）。因为其能量高，所以能穿透一定厚度的物质。能量越高，穿透得越厚，所以在医学上能用来透视、照片和进行放射治疗。
科学家们在放射线研究的过程中，还发现放射性同位素在衰变时能放射三种射线：α、β、γ射线。α射线实质上就是氦原子核流，它的电离能力强，但穿透力弱，一张薄纸就可挡住；β射线实质上就是电子流，电离能力较α射线弱，而穿透力较强，故常用于放射治疗；γ射线本质上同X射线一样，是一种波长极短，能量甚高的电磁波，是一种光子流，不带电，以光速运动，具有很强的穿透力。因此常常用于放射治疗。
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