虽然采用天然放射源进行放射治疗遇到挫折，但学者们并没有放弃对放射治疗技术和放射治疗设备的研究与探讨。随着对放射物理学和放射治疗机制等科学技术的持续研究，人们认识到，由于天然放射源存在能量低、放射性不易控制等诸多缺点，只能用于部分皮肤癌等表浅部位病灶的放射治疗，对较深部位的肿瘤则无能为力。因此，学者们逐步将视野与精力转入了对人工射线装置和放射治疗设备的研究与研制阶段。
1910年，美国人Coolidge研制成功钨丝热阴极X线管。
1913年，Coolidge研制成功140千伏（kV）级X线机。
1920年，Coolidge又研制成功200千伏（kV）级X线机。
X线管和X线机的发明，开创了放射诊断和放射治疗技术的新纪元。其中，影像诊断设备X线机至今仍在广泛应用。
随着时间的推移和技术的进步，之后又逐步推出了更高能量的X线治疗机。
显然，加在X线管上的电压越高，X线的能量就越高，辐射就越深。因此，人们就用X线管的管电压来表示X线的输出能量。根据不同的能量范围，可将其分为以下三种类型。
1．接触X线治疗机（10～60kV）。
2．浅部X线治疗机（60～160kV）。
3．深部X线治疗机（160～400kV）。
后来还出现过800kV和1000kV的X线治疗机，但由于技术和安全等原因而没有在临床上得到推广应用。
由于千伏（kV）级X线治疗机具有辐射可控性等优点，保障了工作人员的辐射安全性，因而受到设备操作人员的欢迎。
但理论和实践都表明，千伏（kV）级X线治疗机输出的X线的能量仍然太低，其最大剂量分布在皮肤下较浅部位，当治疗较深部位肿瘤时，在肿瘤尚未得到足够剂量时，皮肤反应已经非常严重。但受材料和安全技术等因素的制约，其管电压不可能继续提高，因此，千伏级X线治疗机后来逐步走入低谷，直至淘汰，目前已经很难见到。
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