究放电管中的克鲁克斯暗区，很快便发现了“阿斯顿暗区现象”。阿斯顿加盟卡文迪许实验室时，汤姆孙已经在阴极射线的研究中取得重大成果，转而研究欧根·戈尔德施泰因发现的阳极射线。汤姆孙和阿斯顿使用威廉·维恩发明的方法，通过磁场使阳极射线的粒子发生偏转，并通过电场使具有不同电荷和质量的离子分隔开。这些实验的成果便是首个扇形磁场质谱计的诞生：使离子沿抛物线飞行，将其轨迹记录到底片上，从而测定其精确质量。在卡文迪许实验室初期，阿斯顿已经通过实验证明了氖的两种同位素的存在。后来由于一战，他的研究中断了5年。1919