Metalı yüksək temperatura qədər qızdırdıqda ondakı sərbəst elektronların kinetik enerjisi artır və temperaturun müəyyən qiymətində elektronlar metalı tərk edir - termoelektron emissiyası baş verir. Vakuum diodunun, elektron-şüa borusunun, “X şüalanma borusu”nun (rentgen borusu) iş prinsipi termoelektron emissiyasına əsaslanır.
Vakuum diodunun volt-amper xarakteristikası (VAX). Elektron cihazların əsas xarakteristikalarından biri onun VAX-ıdır. Təcrübi olaraq müəyyən edilmişdir ki, vakuum diodunun VAX-ı qeyri-xəttidir (d). Bunun səbəbi belə izah olunur: katodla anod arasında yaradılan gərginliyin müəyyən qiymətində katoddan çıxan bütün elektronlar anoda çatır. Gərginliyin sonrakı artımına baxmayaraq diodun qoşulduğu dövrədə cərəyan şiddəti dəyişmir - doyma cərəyanı yaranır. Doyma cərəyan şiddəti vahid zamanda katodu tərk edən elektronların sayından asılıdır:
Id = eN
t. (2)
Doyma cərəyan şiddətinin qiyməti katodun temperaturundan asılıdır: katodun temperaturu artdıqca vahid zamanda emissiya edən elektronların sayı və doyma cərəyan şiddəti də artır (bax: d).
Elektron dəstəsi və onun xassəsi. Vakuum lampasında spiralın qızdırılması ilə emissiya edən elektronlar katodla anod arasında yaradılan potensiallar fərqinin (gərginliyin) nəticəsində anoda doğru sürətlənir. Bu zaman eneıjinin saxlanması qanununa görə, elektrik sahəsinin elektron üzərində gördüyü iş onun kinetik enerjisinin artmasına sərf olunur:
mmυ2
2 = e(φa-φk) = eU.
(3)
Burada φα və φα - uyğun olaraq anod və katodun potensiallarıdır.
Vakuum lampasının anodunda deşik açılarsa, elektrik sahəsinin sürətləndirdiyi elektronların bir hissəsi deşikdən keçərək elektron dəstəsi əmələ gətirir. Təcrübələrdən elektron dəstəsinin xassələri müəyyən edilmişdir:1) elektron dəstəsi cismin səthinə düşdükdə onu qızdırır; 2) elektron dəstəsi metal səthinə düşdükdə oradan elektron qopara bilir; 3) elektron dəstəsi maddədə tormozlandıqda rentgen şüalanması baş verir; 4) elektron dəstəsi ilə bəzi maddələr, məsələn, şüşə, sink, kadmium-sulfid və s. bombardman edildikdə onların işıqlanması baş verir; 5) elektron dəstəsi elektrik sahəsində meyil edir; 6) elektron dəstəsi maqnit sahəsində meyil edir.
Rentgen borusu. Vakuum borusundakı katodun qızdırılması nəticəsində elektronların termoelektron emissiyası baş verir. Bu elektronlar anodla katod arasına verilən onlarca kilovolt gərginlik hesabma yaradılan sahənin təsiri ilə sürətləndirilir. Sürətlənmiş elektronlar anodla toqquşduqda onlann kəskin tormozlanması və bu zaman rentgen şüalanması baş verir (X-ray radiation) (e).