物理原理
輝光放電低壓氣體中顯示輝光的氣體放電(空氣中的電子大概在1000對/cm,由於高壓放電現象在低氣壓狀態下會產生輝光現象）現象，即是稀薄氣體中的自持放電（自激導電）現象。自持放電所屬現代詞，指的是不依賴外界電離條件，僅由外施電壓作用即可維持的一種氣體放電。在置有板狀電極的玻璃管內充入低壓（約幾毫米汞柱）氣體或蒸氣，當兩極間電壓較高（約1000伏）時，稀薄氣體中的殘餘正離子在電場中加速，有足夠的動能轟擊陰極，產生二次電子，經簇射過程產生更多的帶電粒子，使氣體導電。輝光放電的特徵是電流強度較小（約幾毫安），溫度不高，故電管內有特殊的亮區和暗區，呈現瑰麗的發光現象。
放電階段
輝光放電有亞正常輝光和反常輝光兩個過渡階段，放電的整個通道由不同亮度的區間組成，即由陰極表面開始，依次為：①阿斯通暗區；②陰極光層；③陰極暗區(克魯克斯暗區)；④負輝光區；⑤法拉第暗區；⑥正柱區;⑦陽極暗區;⑧陽極光層。其中以負輝光區、法拉第暗區和正柱區為主體。這些光區是空間電離過程及電荷分布所造成的結果，與氣體類別、氣體壓力、電極材料等因素有關，這些都可以從放電理論上作出解釋。輝光放電時，在兩個電極附近聚集了較多的異號空間電荷，因而形成明顯的電位降落，分別稱為陰極壓降和陽極壓降。陰極壓降又是電極間電位降落的主要成分，在正常輝光放電時，兩極間的電壓不隨電流變化，即具有穩壓的特性。
輝光放電時，在放電管兩極電場的作用下，電子和正離子分別向陽極、陰極運動，並堆積在兩極附近形成空間電荷區
。因正離子的漂移速度遠小於電子，故正離子空間電荷區的電荷密度比電子空間電荷區大得多，使得整個極間電壓幾乎全部集中在陰極附近的狹窄區域內。這是輝光放電的顯著特徵，而且在正常輝光放電時，兩極間電壓不隨電流變化。
在陰極附近，二次電子發射產生的電子在較短距離內尚未得到足夠的能使氣體分子電離或激發的動能，所以緊接陰極的區域不發光。而在陰極輝區，電子已獲得足夠的能量碰撞氣體分子，使之電離或激發發光。其餘暗區和輝區的形成也主要取決於電子到達該區的動能以及氣體的壓強（電子與氣體分子的非彈性碰撞會失去動能）。
發展歷史
1831~1835年,M.法拉第在研究低氣壓放電時發現輝光放電現象和法拉第暗區。1858年,J.普呂克爾在1/100托下研究輝光放電時發現了陰極射線，成為19世紀末粒子輻射和原子物理研究的先驅。
