借助带莱纳德窗的高真空管，他确认了让·佩兰两年前的发现，即阴极射线由高速运动的带负电的粒子（电子）组成。几乎与约瑟夫·汤姆孙在剑桥发现电子的同时，维恩用与汤姆孙不同的方法测量到了这些粒子带电量和质量的关系，并且得出了与汤姆孙相同的结果，即它们的质量只有氢原子的一千分之一。1898年维恩又研究了欧根·戈尔德施泰因发现的阳极射线，指出它们的带正电量与阴极射线的带负电量相等，他测量了它们在磁场和电场影响下的偏移，并得出阳极射线由带正电的粒子组成，并且它们不比电子重的结论。维恩所使用的方法在约20年后形成了质谱