Crookes tube
より信頼性が高く制御性の良い方式がヒットルフとゴルトシュタインによって発見され、1880年にトーマス・エジソンによって再発見された。金属のフィラメントを陰極とし、管の中を通る回路とは独立した電流をフィラメントに流して真っ赤になるまで加熱すると、熱電子放出と呼ばれる過程により電子が飛び出してくる。この方式を採用した最初の電子真空管は1904年に発明され、クルックス管に取って代わった。熱陰極管は動作に気体分子を必要としないので、真空度は10−9 atm（10−4 Pa）程度にまで高められていた。クルックス管で用いられていた電離による陰極線発生方式は、今日ではのような特殊なガス封入管でしか採用されていない。