原子膜阴极的特征是使一种金属表面吸附上一层很薄的另外一种金属，该金属对基体金属来说是显正电性的。这样就构成一个正电荷在外面的双电层,这一双电层的电场可使基体金属内部的电子向表面运动时加速，从而降低基体金属的电子逸出功，使其电子发射能力提高很多倍，这种表面就称为激活面。作为基体金属的材料，主要是钨、钼和镍等。 激活面的形成方法一般采用粉末冶金。在基体金属中加人一定量的、电负性比基体金属小的另一种金属的氧化物，通过一定的加工工艺将其制成阴极。当这种阴极在真空和高温下加热时，金属氧化物就被基体金属还原成为金属，与此同时，表面被还原出来的激活金属原子在高温下迅速蒸发，内部被激活的金属原子则通过基体金属的晶界不断向表面扩散进行补充。