เดลต้าเรย์ในทางฟิสิกส์อิเล็กตรอนอะตอมใด ๆ ที่ได้รับพลังงานเพียงพอโดยการรีไซเคิลจากอนุภาคที่มีประจุผ่านสสารไปสู่แรงผลักดันอิเล็กตรอนหลายสิบตัวออกมาจากอะตอมอื่นตามแนววิถีของมัน
อนุภาคที่มีประจุซึ่งก่อให้เกิดรังสีเดลต้าโดยทั่วไปมีขนาดค่อนข้างใหญ่เช่นอนุภาคอัลฟา (ประกอบด้วยสองโปรตอนและนิวตรอนสองตัว) แต่อาจเป็นอิเล็กตรอนความเร็วสูง อนุภาคนี้เมื่อมันช้าลงในสสารจะบังคับให้อิเล็กตรอนนับพันออกจากอะตอมโดยไอออนไนซ์ทำให้เกิดอิออนและอิออนบวก (อะตอมที่ขาดอิเล็กตรอน) ที่สามารถตรวจจับได้ อิเล็กตรอนที่แยกออกมามักจะมีพลังงานต่ำเช่นนั้นไม่สามารถผลิตอิออไนเซชันเพิ่มเติมได้ แต่เป็นระยะ ๆ พลังงานจำนวนมากจะถูกถ่ายโอนไปยังอิเล็กตรอนโดยการชนกันของส่วนหัวบนเส้นทางของอนุภาคไอออไนซ์หลัก เหล่านี้คืออิเล็กตรอนที่มีพลังซึ่งทำให้เกิดไอออนไนซ์รองและถูกเรียกว่ารังสีเดลต้า ในอิมัลชันการถ่ายภาพที่พัฒนาขึ้นซึ่งอนุภาคไอออไนซ์อย่างแรงทำให้เกิดร่องรอยหนาแน่นเดลต้าจะปรากฏเป็นเดือยหยักหรือกิ่งก้านบาง ๆ คำว่าเดลต้าเรย์ซึ่งใช้ครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ JJ Thomson บางครั้งก็ขยายไปถึงอนุภาคหดตัวที่ทำให้เกิดการไอออไนซ์ทุติยภูมิ
