Вакуумная дуга может возникнуть, когда поверхности металлических электродов , соприкасающиеся с хорошим вакуумом , начинают испускать электроны либо за счет нагрева ( термоэлектронная эмиссия ), либо в электрическом поле , достаточном для возникновения автоэлектронной эмиссии . После возникновения вакуумная дуга может сохраняться, поскольку освобожденные частицы получают кинетическую энергию от электрического поля, нагревая металлические поверхности за счет высокоскоростных столкновений частиц. Этот процесс может создать раскаленное катодное пятно , которое высвобождает больше частиц, тем самым поддерживая дугу. При достаточно больших токах также может образоваться накаленное анодное пятно .
Электрический разряд в вакууме важен для некоторых типов электронных ламп и для высоковольтных вакуумных переключателей .
Термоэлектронная вакуумная дуга (ТВА) — новый тип источника плазмы, генерирующий плазму, содержащую ионы с направленной энергией. Разряды TVA могут зажигаться в условиях высокого вакуума между нагретым катодом (электронная пушка) и анодом (вольфрамовый тигель), содержащим материал. Пучок ускоренных электронов, падая на анод, нагревает тигель вместе с его содержимым до высокой температуры. После установления установившейся плотности атомов испаряющегося материала анода и при достаточно высоком приложенном напряжении между электродами зажигается яркий разряд.