陰極線が運ぶ電流量を制御するには、金属線を編んで作ったスクリーン（グリッド電極）を陰極の近くに設置しておいてわずかに電圧をかけ、陰極線がグリッドを通るようにすればいい。こうすると、金属線から電場を作用させて電子の一部を跳ね返し、陽極に届かないようにすることができる。すなわちグリッド電極のわずかな電圧を変化させることで陽極電流を制御することができる。真空管で電気信号の増幅が行えるのはこの原理による。陰極線は高速の電子からなるため、偏向電極に電圧を印加して作った電場や、導線コイル（電磁石）で作った磁場を通じて偏向させることができる。これらの技術はテレビやコンピュータディスプレイで用いられているブラウン管や、電子顕微鏡に応用されている。
歴史.
ガス放電管.
これらの現象は、空気に含まれている電荷を帯びた原子（イオン）が高電圧によって加速されたために起きたと説明された。希薄空気では気体原子の間に十分な空間が開くため、イオンの加速は原子と衝突することで電子を弾き出せるまでになる。これによりさらなる陽イオンと自由電子が生まれ、連鎖的に反応が進む。生じた陽イオンはすべて陰極に引き付けられていき、その表面に衝突することで多数の電子を叩き出す。電子はすべて陽極に引き付けられていく。
ガイスラー管の中にはある程度の空気が残っており、電子はわずかな距離を進んだだけで気体原子と衝突する。このようなゆっくりした拡散過程では電子の速さはそれほど高くならないため、ガイスラー管で陰極線が形成されることはない。その代わり、イオンや自由な電子が気体原子と衝突してその軌道電子をより高い準位に励起させることで、鮮やかな色のグロー放電（ネオンサインで利用されている発光機構）が生じる。励起された軌道電子が光としてエネルギーを放出する過程を蛍光という。
陰極線.
このとき、管から空気が排気されていくにつれ、電子が気体原子と衝突するまでに進む平均距離が伸びていったと考えられる。管が完全に暗くなるとき、大部分の電子は陰極から陽極側の管底まで一度も衝突することなく進んでいる。衝突する相手がいなければ、質量が軽い電子は電極間の電圧によって加速されて大きな速度に達する。こうして陰極線が形成される。