Задача разработки эффективных источников электронов состоит в поиске низковольтных и высокостабильных катодов. Основные физические принципы, которые используются в настоящее время для уменьшения порога электронной эмиссии, -это отрицательное электронное сродство (алмазоподобные пленки) или топографическое усиление электрического поля на поверхности катода (пластины с развитой поверхностью, нанотрубки, фуллерены).