阴极射线有两个性质，一是垂直于阴极，二是带有负电，并且总是从阴极出发，终点与阳极无关。

克鲁克斯阴极射线管在伦琴发现X射线的过程中起了重要的作用，那么阴极射线是一种什么射线呢？阴极射线是德国物理学家尤利乌斯·普吕克在1858年进行低压气体放电研究的过程中发现的。稍后，英国物理学家克鲁克斯在实验室里研究闪电现象时，也发现了这种射线。当装有2个电极的玻璃管(cathode ray tube)里的空气被抽到相当稀薄的时候，在2个电极间加上几千伏的电压，这时在阴极对面的玻璃壁上闪烁着绿色的辉光，可是并没有看到从阴极上有什么东西发射出来。这究竟是怎么一回事呢？

这种现象引起许多科学家的浓厚兴趣，进行了很多实验研究。当在阴极和对面玻璃壁之间放置障碍物时，玻璃壁上就会出现障碍物的阴影；若在它们之间放一个可以转动的小叶轮，小叶轮就会转动起来。看来确实从阴极发出一种看不见的射线，而且很像一种粒子流。在人们还没有弄清楚这种射线的庐山真面目之前，只好将它称为“阴极射线”。

这个名字是由德国物理学家戈尔德施泰因（又译 戈德斯坦）命名的。

关于阴极射线的本质，当时在国际上有两种截然不同的意见。大多数英国物理学家（如约瑟夫·约翰·汤姆逊）认为阴极射线是一种带电的粒子流，因为它可以被电场或磁场偏转。汤姆孙等英国物理学家由实验中还测得阴极射线速度比光速小2个数量级。19世纪90年代初，德国物理学家由实验中得知，阴极射线甚至可以穿透薄金属箔，据此他们认为阴极射线不可能是粒子流。

在阴极射线是不是带电这个问题上，开始时英国物理学家汤姆孙和德国物理学家赫兹做了同样的实验，也观察到同样的结果。我们来听听汤姆孙本人对这一段经历的回忆吧：“我使阴极射线偏转的第一次尝试是使它通过固定在放电管内的2个平行板之间的空间，并且在平行金属板之间加上一个电场。结果没有产生任何持续的偏转。”

对于这样一个同样的实验结果，赫兹简单而错误地得出了以下的结论：阴极射线是不带电的。而汤姆孙没有简单从事，他进行了更加深入的分析和思考，终于找到了问题的症结所在。他在《回忆与感想》一书中继续回忆说：“偏转之所以没有出现是由于气体存在（压力太高），因此要解决的问题是获得更高度的真空。而这一点说起来比做起来容易得多。”

汤姆孙继续对阴极射线进行深入的研究，1897年终于完成了他那闻名于世的测定出电子比荷的实验 。

阴极射线应用广泛。电子示波器中的示波管、电视的显像管、电子显微镜等都是利用阴极射线在电磁场作用下偏转、聚焦以及能使被照射的某些物质,如硫化锌发荧光的性质工作的.高速的阴极射线打在某些金属靶极上能产生X射线，可用于研究物质的晶体结构。阴极射线还可直接用于切割、熔化、焊接等。

从低压气体放电管阴极发出的电子在电场加速下形成的电子流。阴极可以是冷的也可以是热的，电子通过外加电场的场致发射、残存气体中正离子的轰击或热电子发射过程从阴极射出。

阴极射线管，是一种能减少阴极加热器耗电的阴极射线管。其中，旁热式阴极结构体，具备热电子发射物质层的金属基底；在一端的部位上设有保持基底金属，在内部还设有收纳加热器游离电子的管状套筒；加热器的主要部分筒径较大，加热器腿部一侧的筒径较小，而且也是支承套筒的异形支承体。