陰極是電子槍的關鍵部件之一，它決定電子槍的發射能力和壽命。目前世界上用于電子直線加速器上的電子槍，其陰極的形式多種多樣，歸納起來可以有兩種劃分方法：
直熱式陰極多半采用純鎢作陰極材料，加熱電流直接通過陰極。間熱式陰極一般采用敷釷鎢、敷氧化物、鈧酸鹽、六硼化鑭陰極，它分為轟擊型和加熱型兩種。
1、轟擊型：
其加熱方式是通過在熱子（燈絲）和陰極之間加上幾百乃至上千伏的轟擊電壓，在此電壓下，從熱子發射的電子轟擊陰極，使陰極加熱到一定溫度后從其表面發射出大量電子來。
2、加熱型：
這種陰極，化合物層固定在薄壁的底托上（鎳管或鉬管），底托下面放著耐熱絕緣的螺旋鎢絲。電流流過燈絲，燈絲燒熱陰極，當陰極達到發射電子的溫度時，就發射出電子來。
陰極的材料及其工作溫度對電子槍的發射能力和壽命有決定作用。陰極必須選用低逸出功的材料。陰極表面原子的外層電子，受到一定的熱能或電能的激勵后，會越出軌道的束縛而成為自由電子。
熱發射式電子槍的燈絲陰極一般是用鎢絲制成的，必須靠電流將燈絲加熱到一千度以上，燈絲發射電流密度與燈絲溫度及燈絲材料的逸出功有關。
以鎢絲溫度為例，其逸出功為4.55電子伏，在工作溫度為2500K時，J=0.5安/厘米2。
燈絲溫度對電子的發射強度的影響是很大的。如果采用逸出功更小的陰極材料，在獲得同樣發射強度的條件下，還可大大降低燈絲溫度。為了使陰極壽命盡可能的延長，要求材料有較高的熔點和較小的蒸發率，并且不容易受空氣侵蝕而中毒。鎢絲的熔點為3655K，在工作溫度為2750K時，蒸發率為0.0043毫克/厘米•秒，鎢絲的耐侵蝕性較強。氧化物陰極的逸出功更低，例如氧化鋇的逸出功只有2.8電子伏，但其耐蝕性差，一般只適宜在10-5-10-6毫米汞柱的高真空下工作，在10-4毫米汞柱時，其發射本領顯著下降，在10-3毫米汞柱下工作時，甚至會嚴重地中毒，不能再繼續使用。
場致發射式電子槍要求在陰極表面附近有大于106伏/厘米的強電場，提高陰極表面場強，是增大發射強度的有效途徑。
一般來說，電子槍的電流強度總在1毫安以上，脈沖電子流可達安培級，壽命在100小時以上。
