Ένας σωλήνας εκκένωσης είναι ένα αντικείμενο που περιέχει μια ορισμένη διάταξη ηλεκτροδίων μέσα σε έναν θάλαμο αερίων. Συνήθως, αυτά τα αντικείμενα σχεδιάζονται μέσα σε γυάλινη θωράκιση. Ωστόσο, μερικοί χρησιμοποιούν κεραμικό ή μέταλλο με επένδυση από γυαλί. Λειτουργούν εφαρμόζοντας τάση για να ξεκινήσει η κίνηση των σωματιδίων μέσω των ηλεκτρικών αγωγών. Αυτό προκαλεί τον ιονισμό του αερίου εντός του σωλήνα εκκένωσης. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ο φωτισμός του σωλήνα εκκένωσης αερίου.
Οι σωλήνες εκκένωσης είναι ηλεκτροχημικά στοιχεία, που σημαίνει ότι παράγουν ηλεκτροκινητική δύναμη ή τάση, καθώς και ρεύμα από τη χημική αντίδραση στο αέριο. Τα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται και γίνονται δεκτά σε κάθε άκρο του σωλήνα, όπως μια μπαταρία. Ωστόσο, η εκφόρτιση διαφέρει από μια μπαταρία στο ότι γενικά δεν λειτουργεί σαν πηγή ενέργειας. Όταν τα ηλεκτρόνια φεύγουν από το κύτταρο του αερίου, είναι γνωστό ως οξείδωση. Ωστόσο, όταν τα ηλεκτρόνια εισέρχονται στο κύτταρο, είναι γνωστό ως αναγωγή.
Οι σωλήνες εκκένωσης αερίου θεωρούνται κάθοδοι σε αντίθεση με τις άνοδοι, όσον αφορά τα ηλεκτροχημικά στοιχεία. Αυτό σημαίνει ότι το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει έξω από το ηλεκτρόδιο. Η πολικότητα μπορεί να είναι είτε θετική είτε αρνητική ανάλογα με το σχέδιο ή τη λειτουργία, ωστόσο, οι περισσότερες είναι γενικά αρνητικές. Κατιόντα, ιόντα με περισσότερα πρωτόνια από ηλεκτρόνια και επομένως θετικά φορτισμένα, έλκονται στην κάθοδο. Αντίστροφα, ανιόντα, ιόντα με περισσότερα ηλεκτρόνια από πρωτόνια και αρνητικά φορτισμένα, απομακρύνονται. Ουσιαστικά, κάθε σωλήνας εκκένωσης που παράγει ισχύ είναι θετικός και όποιος καταναλώνει ισχύ είναι αρνητικός.
Ένας σωλήνας εκκένωσης κενού είναι γνωστός ως θερμή κάθοδος. Αυτό εκπέμπει ηλεκτρόνια που προκαλούνται από θερμιονική εκπομπή, τη ροή ηλεκτρονίων ή ιόντων που προκαλείται από τη θερμότητα. Βασικά, μια καυτή κάθοδος χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρικό νήμα για να εκπέμπει τα ηλεκτρόνια. Παραδείγματα περιλαμβάνουν ηλεκτρονικά πιστόλια, ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και τους περισσότερους λαμπτήρες φθορισμού. Οι ψυχρές κάθοδοι, από την άλλη πλευρά, είναι σωλήνες εκκένωσης που δεν θερμαίνονται ανεξάρτητα, αλλά εξακολουθούν να είναι ικανοί να εκπέμπουν φως, όπως οθόνες υγρών κρυστάλλων σε τηλεοράσεις και οθόνες υπολογιστών.
Μία από τις πιο διαδεδομένες χρήσεις ενός σωλήνα εκκένωσης αερίου είναι να λειτουργεί ως ηλεκτρικός διακόπτης. Το Ignitron, το krytron και το thyratron είναι τα πιο κοινά παραδείγματα αερίων που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την τεχνολογία. Αυτά γενικά δεν χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση σημάτων, όπως θα έκανε ένας κανονικός σωλήνας κενού, αλλά έχουν σχεδιαστεί για να διακόπτουν και να εκτρέπουν ένα ρεύμα προς τον έναν ή τον άλλο αγωγό.
Λόγω των ιονιστικών επιδράσεων των σωλήνων εκκένωσης, μία από τις πιο συνηθισμένες χρήσεις τους είναι τα φώτα νέον. Άλλες παρόμοιες συσκευές χρησιμοποιούν xenon με τη μορφή λαμπτήρων φλας που φαίνονται σε κάμερες και φώτα στροβοσκοπίου. Μια άλλη κοινή χρήση του σωλήνα εκκένωσης είναι ο μετρητής Geiger.