爱迪生效应是由于灯丝被电流加热才发射电子，这叫做热电子发射。与之类似又不同的是，1879年，英国科学家克鲁克斯研制了一种高真空放电管（克鲁克斯管）。克鲁克斯管是在阳极和阴极之间的高压作用下，管里残存的气体发生电离，在阳离子撞击下，阴极发射电子，这叫做二次发射，发出的射线被称为阴极射线。

阴极射线被发现以后，有人认为它是一种类似光的波，后来人们发现阴极射线在磁场中能够偏转，就推测它是一种带电粒子流。1892年，赫芝发现阴极射线能够穿透薄金属片，这说明它不可能是带电的分子流或者原子流。阴极射线到底是什么呢？这条神秘的“射线”吸引了当时最优秀科学家们的注意。

1891年，斯通尼创立了“电子”一词，表示基本电荷。当时电子的意义只是表示电荷的单位，虽然没有确立它是不是具有真实质量的粒子，但已经表明电不是一个连续的物理量。那么，电子所表示的基本电荷和阴极射线又有什么关系呢？英国物理学家汤姆生研究了这个问题，并且找到了答案。他证实了阴极射线确实是具有质量的带电粒子束，并测出了阴极射线粒子的质量和电量的比值，这种粒子束中粒子的电荷等于基本电荷，这种粒子就是电子。电子的发现不仅在科学上有重要认识价值，而且在技术上，离电子管的发明不远了。