X線照射計の動作原理はX線の発生、伝播及び物質との相互作用に基づいており、その核心科学メカニズムは放射線源の生成、エネルギー制御と線量精密制御の3つの一環をカバーしている。

光線源生成：X線照射計は高電圧で電子を加速し、タングステンやモリブデンなどの金属ターゲットに衝突させる。ターゲット原子の内層電子は高エネルギー準位に励起された後、低エネルギー準位に遷移し、X線形式でエネルギーを放出する。このプロセスは、加速電圧とターゲット特性に依存した連続スペクトルX線を生成し、そのエネルギー範囲は、例えば、電子エネルギーがギガビット電子ボルトスケールに達すると、波長が0.1ナノメートル未満の硬X線を放射することができる。

エネルギー制御機構：X線と物質の相互作用は主に光電効果、コンプトン散乱と電子対効果によってエネルギー堆積を実現する。光電効果では、入射光子エネルギーが物質に吸収されて電子を放出する、コンプトン散乱は光子波長の増加、エネルギーの低下をもたらし、同時に電子は運動エネルギーを得る。管電圧（光子エネルギーと透過能力を決定する）と管電流（光子線量とイメージング信号対雑音比に影響する）を調整することにより、X線の出力特性を正確に制御することができる。例えば、管電圧を低下させる際に管電流時間積を増加させることにより、結像品質を保証しながら放射線量を減少させることができる。

線量精密制御：線量制御は実験の安全性と結果の信頼性を確保する鍵である。それは多重メカニズムによって実現される：自動露出制御（AEC）を用いてリアルタイムで透過放射線量を監視測定し、予め設定された閾値に達すると自動的に露出を終了する、コリメータビーム制限技術を利用して、照射野を目標区域を正確に覆い、無効放射を避ける、フィルタープレートを通じて低エネルギーX線を吸収し、有効線量分布を最適化する。また、線量較正フローは指型電離室、線量計などの標準測定ツールを使用し、所定の条件下（例えばSSD=100 cm、射野10 cm×10 cm）で設備の線量学パラメータを測定し、設備の指示値と標準値が一致するように調整し、線量出力の正確性を確保する。