Khi phóng điện qua khí ở áp suất thấp, các iôn dương nhận năng lượng của điện trường, đập vào catốt, sinh ra các êlectron mới có thể duy trì quá trình phóng điện. Các êlectron tạo ra có thể chuyển động trên một đoạn đường dài mà không va chạm với các phân tử khí, đó chính là tia catốt.
