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X線はレントゲンによって1895年に発見され、波長が約1ピコメートルから10ナノメートルの電磁波です。X線は生成メカニズムによって特性X線と制動X線（Bremsstrahlung）に分けられ、透過性によって硬X線と軟X線に分類されます。また、波長はX線とほぼ同じだが原子核から放出されるガンマ線も紹介されます。
波長の短いX線を生成するためには、電子を高いエネルギーまで加速する加速器が必要です。加速器には線形加速器と円形加速器（サイクロトロン、シンクロトロン）があり、シンクロトロン放射光はこれらの加速器を用いて高速の電子を磁場で曲げることで発生する強力なX線です。
シンクロトロン放射光は、赤外線からX線まで幅広いエネルギー領域を持ち、自由に波長を選択できるという特徴があります。また、既存の光源に比べて桁違いに高い強度、高い指向性、平行性、偏光状態を生成できること、そしてパルス特性を持つため時間分解計測が可能であることが利点として挙げられます。
放射光の発生は1947年に確認され、当初は加速器の「厄介者」と見なされていましたが、その有用性が認識されると研究が進められました。1970年代には放射光専用施設が建設され始め、日本ではSPring-8、フォトンファクトリーなどが作られました。世界には約50カ所の放射光施設が存在し、日本は米国と並んで最も施設が多い国の一つであり、SPring-8は世界の三大放射光施設の一つです。
SPring-8は、電子銃から発生した電子を線形加速器とシンクロトロンで加速し、蓄積リングで放射光を発生させる大規模施設です。SPring-8の放射光は従来のX線管の100万倍から100億倍の明るさを持ち、超高精度の分析が可能となります。これにより、原子・分子レベルでの物質の構造や機能の解明、新しい材料の開発、医学・薬学研究、環境科学、考古学など、非常に幅広い分野で貢献しています。具体的な応用例として、LSIの小型化、磁気ディスクの薄膜解析、超高感度金属汚染検出、自動車の触媒性能解析、バッテリーの劣化原因解明、衝突緩衝材やスタッドレスタイヤの研究などが紹介されます。また、タンパク質の構造解析は新薬開発に貢献しています。
SPring-8で用いられる分析手法には、X線回折や散乱を利用して半導体表面の原子配列をリアルタイムで観測する方法、光電子分光法を用いて物質内部の電子状態を調べる方法、およびX線吸収微細構造測定法（EXAFS）によって原子間の距離や種類を特定する方法などがあります。これらの技術は、物質の微細構造や化学反応の解明に不可欠であり、現代科学技術の発展を支えています。