Los electrones son componentes elementales de la materia, aunque generalmente están estrechamente unidos a los átomos. Mediante aporte de energía pueden desprenderse de la corteza nuclear.

En un cátodo calentado se genera primero una nube de electrones libres. Con voltajes de entre 30 y 200 kV son acelerados hacia el ánodo. Con ayuda de rejillas de control convenientemente situadas y lentes electromagnéticas se forma con los electrones libres un rayo enfocado de partículas cargadas eléctricamente.
La velocidad que alcanzan los electrones en un generador de haz se sitúa entre uno y dos tercios de la velocidad de la luz.