Gli elettrodi del tubo vengono collegati a una sorgente ad alta tensione, con il catodo al polo negativo e l’anodo al polo positivo. Nel caso in cui la croce sia posizionata verticalmente, i raggi catodici (elettroni) vengono accelerati dal campo elettrico e quelli che non intercettano la croce colpiscono il fondo del tubo, creando una zona luminosa (effetto di fluorescenza per l’eccitazione degli atomi del vetro), all’interno della quale rimane l’ombra della croce.

(codice interno: E19)

Ciò dimostra che i raggi catodici si muovono in linea retta e possono essere bloccati da una lamina metallica. Se successivamente la croce viene posizionata orizzontalmente, i raggi catodici colpiscono la zona in cui era precedentemente presente l’ombra, creando una macchia molto luminosa a forma di croce, che risalta rispetto al contorno dove la fluorescenza è diminuita.

Il tubo in vetro ha una forma troncoconica e al suo interno contiene gas a bassissima pressione. Nella parte di diametro minore si trova il catodo, costituito da un disco in alluminio, mentre nella parte centrale si trova l’anodo, costituito da una punta in alluminio. Vicino alla parte di diametro maggiore, sorretto da un supporto in vetro, si trova un oggetto piano a forma di croce di Malta, che può essere posizionato verticalmente o orizzontalmente.

Il tubo fu inventato dal fisico W. Crookes alla fine del XIX secolo e rappresenta la base su cui si sono sviluppati gli schermi televisivi. Fu Crookes a coniare il termine “raggi catodici”, che oggi si riferisce alla corrente di elettroni liberi con velocità variabile tra i 40.000 e i 100.000 km/s.

La versione con la croce di Malta è stata sviluppata da Juliusz Plücker nel 1869.