電子源、電子輻射類型、電離原因
為了理解和解釋電子設備的工作原理，有必要回答以下問題：電子是如何分離的?我們將在本文中回答。
根據現代理論，原子由帶正電荷的原子核和位於原子核周圍的帶負電荷的電子組成，原子核帶正電荷，幾乎集中了原子的全部質量。 原子整體呈電中性，因此，原子核的電荷必須等於周圍電子的電荷。
由於所有化學物質都是由分子構成的，而分子又是由原子構成的，因此任何處於固態、液態或氣態的物質都是電子的潛在來源。事實上，所有三種聚合狀態都在技術設備中用作電子源。
一個特別重要的電子源是金屬，金屬通常以金屬絲或帶的形式用於此目的。
問題出現了：如果這樣的燈絲包含電子並且這些電子是否相對自由，也就是說，它們可以或多或少地在金屬內部自由移動（確實如此，我們相信即使是非常小的電位差，施加在這樣一根線的兩端會引導電子沿著它流動），那麼為什麼電子不會飛出金屬並且在正常情況下不會形成電子源呢？根據基本靜電理論可以給出這個問題的簡單答案。
假設電子離開金屬。然後金屬應該獲得正電荷。由於相反符號的電荷相互吸引，電子將再次被吸引到金屬上，除非某些外部影響阻止了這種情況。
金屬中的電子可以通過多種方式獲得足夠的能量離開金屬：
1.熱電子輻射
熱電子輻射是白熾體發射的電子。熱電子輻射已經在固體中進行了研究，特別是在金屬和半導體中研究了它們作為電子設備和熱電轉換器的熱電子陰極材料的用途。
自 18 世紀後期以來，當加熱到高於白熱的溫度時，身體會失去負電的現像已為人所知。 V. V. Petrov (1812)、托馬斯·愛迪生 (Thomas Edison) (1889) 等人建立了一些關於這種現象的定性規律。到 1930 年代，確定了發射電子數、體溫和功函數之間的主要分析關係。
當電壓施加到燈絲的兩端時，流過燈絲的電流會加熱燈絲。當金屬的溫度足夠高時，電子就會離開金屬表面，逃逸到周圍的空間中。
以這種方式使用的金屬稱為熱電子陰極，以這種方式釋放電子稱為熱電子輻射。引起熱電子輻射的過程類似於分子從液體表面蒸發的過程。
在這兩種情況下，都必須做一些功。在液體的情況下，這項功是汽化潛熱，等於將一克物質從液態變為氣態所需的能量。
在熱電子輻射的情況下，所謂的功函數是從金屬蒸發一個電子所需的最小能量。以前用於無線電工程的真空放大器通常有熱離子陰極。
2.光電發射
光對各種材料表面的作用也會導致電子的釋放。光能用於為物質的電子提供必要的額外能量，使它們能夠離開金屬。
在這種方法中用作電子源的材料稱為光伏陰極，釋放電子的過程稱為 光伏或光電子發射……這種釋放電子的方式，就是電眼的基礎—— 光電池.
3、二次排放
當粒子（電子或正離子）撞擊金屬表面時，這些粒子的部分動能或全部動能可以轉移到金屬的一個或多個電子上，因此它們獲得足以離開的能量金屬。這個過程稱為二次電子發射。
4. 汽車電子排放
如果金屬表面附近存在非常強的電場，它可以將電子從金屬中拉走。這種現象稱為場發射或冷發射。
汞是唯一廣泛用作場發射陰極的金屬（在舊的汞整流器中）。汞陰極允許非常高的電流密度並使整流器的設計高達 3000 kW。
電子也可以通過多種方式從氣態物質中釋放出來。 原子失去電子的過程稱為電離。……失去電子的原子稱為正離子。
由於以下原因，可能會發生電離過程：
1、電子轟炸
由於電場，充氣燈中的自由電子可以獲得足以電離氣體分子或原子的能量。這個過程可能具有雪崩特性，因為在從原子中擊出一個電子後，未來的兩個電子在與氣體粒子碰撞時會釋放出新的電子。
初級電子可以通過上面討論的任何方法從固體中釋放出來，固體的作用可以通過封閉氣體的殼和位於燈內的任何電極來發揮。初級電子也可以通過光伏輻射產生。
2.光電離
如果氣體暴露在可見或不可見的輻射下，則該輻射的能量（當被原子吸收時）可能足以擊落一些電子。這種機制在某些類型的氣體放電中起著重要作用。此外，由於氣體本身發射激發粒子，氣體中會發生光電效應。
3、正離子轟擊
正離子撞擊中性氣體分子可以釋放電子，就像電子轟擊的情況一樣。
4.熱電離
如果氣體的溫度足夠高，那麼構成其分子的一些電子就可以獲得足夠的能量離開它們所屬的原子。這種現像類似於金屬的熱電輻射，這種輻射只有在高壓下有強大電弧的情況下才會起作用。
最重要的作用是由於電子轟擊而使氣體電離。光電離化在某些類型的氣體放電中很重要。其餘過程不太重要。
直到最近，各種設計的真空設備還在各處使用：通信技術（尤其是無線電通信）、雷達、能源、儀器製造等。
電真空器件在能源領域的應用包括：交流變直流（整流）、直流變交流（逆變）、改變頻率、調節電機轉速、自動控制交流電壓和直流發電機，在電焊、照明控制中開關重要電源。
利用輻射與電子的相互作用導致光電池和氣體放電光源的產生：氖燈、汞燈和熒光燈。電子控制在劇院和工業照明方案中至關重要。
目前，所有這些過程都使用半導體電子設備並用於照明 LED技術.