陰極射線或電子束 (e-beam) 是在放電管中觀察到的電子流。 如果抽真空的玻璃管配備兩個電極并施加電壓，則觀察到正電極后面的玻璃會發光，這是由于陰極（連接到電源負極端子的電極）發射的電子。 它們于 1859 年由德國物理學家 Julius Plücker 和 Johann Wilhelm Hittorf 首次觀察到，并于 1876 年由 Eugen Goldstein Kathodenstrahlen 或陰極射線命名。 1897年，英國物理學家J.J.湯姆森證明陰極射線是由一種以前不為人知的帶負電粒子組成的，后來被命名為電子。 陰極射線管 (CRT) 使用被電場或磁場偏轉的聚焦電子束在屏幕上呈現圖像。

陰極射線之所以如此命名，是因為它們是由真空管中的負電極或陰極發射的。 要將電子釋放到管中，它們首先必須與陰極原子分離。 在發現陰極射線的早期實驗性冷陰極真空管（稱為克魯克斯管）中，這是通過在陽極和陰極之間使用數千伏特的高電勢來電離管中殘留的氣體原子來實現的。 正離子被電場加速朝向陰極，當它們與陰極碰撞時，它們將電子擊出表面； 這些是陰極射線。 現代真空管使用熱電子發射，其中陰極由細絲制成，通過單獨的電流加熱。 燈絲增加的隨機熱運動將電子從燈絲表面撞出，進入管子的真空空間。

由于電子帶負電荷，它們被負陰極排斥并被吸引到正陽極。 它們在空管中平行行進。 施加在電極之間的電壓將這些低質量粒子加速到高速。 陰極射線是看不見的，但當它們撞擊管的玻璃壁時，它們的存在首先在這些克魯克斯管中被發現，激發了玻璃涂層的原子并使它們發光，這種輝光稱為熒光。 研究人員注意到，放置在陰極前面的管子中的物體可能會在發光的壁上投下陰影，并意識到一定有東西從陰極直線移動。 電子撞擊管子后部后，它們會到達陽極，然后通過電源穿過陽極線，然后通過陰極線返回陰極，因此陰極射線會攜帶電流通過管子。

通過真空管的陰極射線束中的電流可以通過使它穿過陰極和陽極之間的金屬絲網（柵格）來控制，在該金屬絲網上施加小的負電壓。 電線的電場使一些電子偏轉，阻止它們到達陽極。 通過陽極的電流量取決于電網上的電壓。 因此，可以使柵極上的小電壓控制陽極上大得多的電壓。 這是真空管用來放大電信號的原理。 1907 年至 1914 年間開發的三極管真空管是xxx個可以放大的電子設備，至今仍在無線電發射機等某些應用中使用。 高速陰極射線束也可以通過施加電壓的管中的附加金屬板產生的電場或由線圈（電磁鐵）產生的磁場來控制和操縱。 它們用于陰極射線管、電視和計算機顯示器以及電子顯微鏡。

• 克魯克斯管。 陰極（負端子）在右側。 陽極（正極端子）在底部的管底部。
• 陰極射線從管子后部的陰極射出，撞擊玻璃前部，使其發出綠色熒光。 管中的金屬十字投射出陰影，表明光線沿直線傳播。
• 磁鐵通過管頸產生水平磁場，使光線向上彎曲，因此十字架的陰影更高。
• 當磁鐵反轉時，它會使光線向下彎曲，因此影子較低。 粉紅色的輝光是由陰極射線撞擊管中殘留的氣體原子引起的。

在 Otto von Guericke 于 1654 年發明真空泵之后，物理學家開始嘗試讓高壓電通過稀薄的空氣。 1705 年，人們注意到靜電發生器火花通過低壓空氣比通過大氣壓空氣傳播的距離更長。