陰極射線示波管（CRT）簡稱為示波管，是將電信號變換為光信號而加以顯示的結構，是示波器重要組成部分。CRT主要由電子槍、偏轉系統和熒光屏三大部分組成，它們都封裝在密閉呈真空的玻璃殼內，其結構如圖所示。

圖1 陰極射線示波管結構

由圖可見，當接通電源時，燈絲通電發熱，罩在其外的陰極受熱，陰極上涂有受熱后易發出電子的氧化物，被燈絲加熱后，陰極發出電子。陰極之后是控制柵極，控制柵極與陰極之間是一個反向電場：從圖中可以看出：控制柵極電位低于陰極。從控制柵極發出的電子在此反向電場作用下，大部分回到陰極。少部分初速度足夠大，并且運動方向在圖示角度之內的電子可以穿過控制柵極中間的圓孔，這部分電子被后面的第一陽極、第二陽極以及后加速陽極加速后，打到熒光屏上。熒光屏上涂有熒光物質，有電子打到的地方會發出熒光。因此，在熒光屏上看到的亮點實為電子束末端的位置。由于人眼視覺暫留和熒光余輝時間，在熒光屏上看到的波形實為電子束末端運動的軌跡。

改變控制柵極與陰極之間的反向電場，可以控制最后達到熒光屏的電子數量。在示波器面板上，調節此電場的旋鈕為“輝度”。第一陽極與控制柵極，第二陽極與第一陽極之間均為加速電場，電子通過這些電場，除了加速以外，還可“聚攏”：即其運動方向更為集中。其原理是將電子的運動分解為水平方向和垂直方向，經過上兩個加速電場后，水平方向速度增加，垂直方向速度不變，合成后速度方向更偏向水平方向，即電子束往中間“聚攏”。調節這兩個電場的強度，可將熒光屏上顯示的波形由粗而黯淡的線調節為細而明亮的線。在示波器面板上，調節這兩個電場的旋鈕為“聚焦”和“輔助聚焦”。

在第二陽極和后加速陽極之間，還有兩對偏轉板，分別為x偏轉板和y偏轉板。這兩對偏轉板均為兩個平行平板，其上加有x通道和y通道輸入的信號。電子束經過這兩對偏轉板時，在兩對偏轉板所加電壓信號的作用下，分別在x方向和y方向發生位移，位移的大小與此刻偏轉板的電壓成正比。如果y偏轉板兩端加上待測電壓，x偏轉板兩端加上跟時間成線性關系的電壓信號（時基信號），電子束水平方向的位移跟時間成正比，垂直方向位移與待測電壓成正比，電子束末端，在熒光屏上掃出的軌跡（顯示的波形）即為被測信號隨時間變化的波形。由此，示波管將偏轉板上所加的電壓信號轉換為熒光屏上所顯示波形，實現了時域的波形測量。