Lenard 1886-ban, Heidelbergben, Quincke laboratóriumában foglalkozott azzal a problémával, hogy hogyan lehetne az elektronsugarat a katódsugárcsőből  a szabadba kivezetni annak érdekében, hogy szabad körülmények között a tulajdonságait tisztább körülmények között elemezze. Olyan katódsugár csövekkel kísérletezett, melyeket ablakokkal látott el, de ez nem vezetett eredményre. Hertz tanácsára (ekkor Lenard Hertz mellett volt magántanár Bonnban) a csövet lehelt vékony alumínium fóliával látta el. A siker nem maradt el, a foszforeszkáló ernyő néhány centiméter távolságban is világított, mintha a katódsugarak a szabad levegőn is terjednének és a fotólemezen is nyomot hagyott. A kísérleti berendezés tökéletesítésével a katódsugárcsőből ibolyaszínű fénypamacs jelent meg, ugyanis a nagy mozgási energiával kilépő elektronok a levegő részecskéivel kölcsönhatásba lépve fluoreszkáló hatást váltanak ki, így az amúgy láthatatlan elektronsugár látható. Lenard 1893-ban publikálta kutatásai eredményét, azonban Hertz bekövetkezett halála miatt abbahagyta kutatásait, és Hertz félbe maradt műveinek kiadásával, életművének összegyűjtésével foglalkozott.  

Wilhelm Conrad Röntgen 1901-ben elsőként megkapta a fizikai Nóbel díjat  

Lenard egy értekezésében Röntgen felfedezéséről igy nyilatkozik: ”Röntgen felfedezését általában a véletlen felfedezések különös példájaként emlegetik. De ha meggondoljuk , hogy a kísérlet az említett csővel történt, a kísérletező figyelme a cső belsejéből a külsejére terelődött, a cső célja pedig a foszforeszkáló ernyő jelenlétét megkövetelte, úgy vélem hogy a fölfedezésnek a fejlődése eme fokán szükségszerűen be kellett következnie.”  

A Röntgen sugárzás keletkezése

A katódsugárcsőben a katód izzításával az nagy mennyiségű elektront emittál, így körülötte elektronfelhő keletkezik. Az anód és a katód között potenciál különbséget hozunk (ipari berendezésekben 40-750 kV) létre úgy, hogy az anód legyen a pozitívabb. Ennek hatására a katód körül lévő negatív elektronok a pozitív anód irányába száguldanak. Minél nagyobb a potenciálkülönbség, annál nagyobb sebességre tesznek szert, azaz nagyobb a mozgási energiájuk. Ha az anódon egy wolfram lapkát (kb. 2x2 mm) helyezünk el, az elektronok ebbe csapódnak be, és a kinetikus energia egy része röntgensugárzássá alakul, ezért fékezési röntgensugárzásnak is nevezik.  

Korabeli katódsugárcső, és ábrázolása

Az elektronok wolframba történő becsapódásakor mélyen a kristályszerkezetbe hatol, mindaddig, míg olyan közel nem kerül egy wolfram atomhoz, hogy mozgási energiájának egy részét át nem adja az elektronhéjának, minek hatására elektronjai gerjesztett állapotba kerülnek. Ez azt jelenti, hogy az elektronok külsőbb, magasabb energiaszintű elektronpályákra kerülnek. Ez az atom gerjesztett állapota, de ez instabil, a gerjesztés megszűnése után (elektron tovább halad), az elektronok igyekeznek az álltaluk elfoglalható legalacsonyabb energiaszintű pályát elfoglalni. A szintek közötti energiakülönbséget az atom kizárólag elektromágneses hullám formájában sugározza vissza.

A keletkező sugárzás hullámhossza annál rövidebb (nagyobb az áthatoló képessége) minél nagyobb a gyorsító feszültség. A sugárzás intenzitását a csőben lévő elektronok mennyiségével, azaz a csőárammal (I) lehet szabályozni. Ezt úgy valósítjuk meg, hogy a katódot wolfram izzószálból alakítjuk ki, és transzformátorról változtatható feszültséggel izzítjuk.