Катодные лучи могут вызывать свечение люминофоров, потому что обладают высокой энергией. 5 При взаимодействии с веществом они вызывают его радиолюминесценцию ввиду возбуждения атомных оболочек и высвечивания энергии атомом посредством фотонов, в том числе видимого света. 12

Процесс происходит следующим образом: электроны с энергией 10–40 кэВ проникают в люминофоры на небольшую глубину (1–5 мкм). 3 Это приводит к увеличению роли поверхностных слоёв люминофора и повышению концентрации энергии в них. 3

Обладающие высокой энергией электроны, взаимодействуя с атомами решётки люминофора, ионизуют их, создавая второе поколение электронов, которые, в свою очередь, ионизуют другие атомы. 5 Этот процесс продолжается до тех пор, пока энергия вырванных из атома электронов достаточна для ионизации. 5

Образовавшиеся в результате ионизации дырки и электроны мигрируют по решётке и могут захватываться центрами свечения. 5 При рекомбинации на центрах свечения электронов и дырок и возникает катодолюминесценция — свечение люминофоров под действием катодных лучей. 5