Khi một chùm tia X tơng tác vật chất có các quá trình sau xảy ra:
1.1. Sự tán xạ. Có 2 loại tán xạ:
- Tán xạ đàn hồi (Rayleigh), tức là năng lợng chùm tia X trớc và sau va chạm hoàn toàn không đổi (tức là λs =λ0), mà chỉ thay đổi hớng truyền. Hiệu ứng tán xạ đàn hồi của chùm tia X với vật chất có cấu trúc tinh thể là căn cứ khoa học của phơng pháp nhiễu xạ tia X.
- Tán xạ không đàn hồi (compton), năng lợng chùm tia trớc khi tán xạ lớn hơn năng lợng chùm tia sau khi tán xạ (λ ≠s λ0).
1.2. Hiệu ứng nhiệt
Hiệu ứng nhiệt là hiệu ứng mà một phần năng lợng của chùm tia X khi tơng tác với vật chất chuyển thành nhiệt.
1.3. Sự truyền qua
Chùm tia X không thay đổi năng lợng và hớng truyền. Hiệu ứng này đợc dùng rộng rãi trong điện quang y tế.
1.4. Ion hoá các nguyên tử
Các photon của chùm tia X tơng tác với các điện tử ở vỏ nguyên tử và bứt ra khỏi nguyên tử đó là những điện tử tự do.
1.5. Hấp thụ quang điện
Hấp thụ quang điện là hiệu ứng mà trong đó photon rơi vào bị vật chất hấp thụ hoàn toàn, năng lợng của photon đợc dùng hoàn toàn vào việc bứt một điện tử ra khỏi nguyên tử làm cho điện tử này trở nên tự do. Hiệu ứng hấp thụ quang điện chỉ xuất hiện khi điện áp giữa hai cực của ống phát đạt một giá trị U0 nhất định.
Trờng hợp các điện tử quang điện có xuất xứ từ lớp K hoặc lớp L thì chính các nguyên tử bị Ion hoá trở lại bình thờng và phát ra tia X. Đó là hiện tợng huỳnh quang tia X. Hiện tợng này đợc phát triển thành phơng pháp huỳnh quang tia X để phân tích nguyên tố.
Khi chùm tia X đi qua một lớp vật chất có bề dày d, cờng độ của chúng bị suy giảm đi đó là do sự tác động qua lại giữa tia X với nguyên tử vật chất. Trong chơng này chúng ta sẽ xét chi tiết hai quá trình tán xạ tia X bởi vật chất.