Trong các nghiên cứu của ông về sự dẫn điện trong khí áp suất thấp, ông phát hiện ra rằng khi áp suất được hạ xuống, điện cực âm (cathode) dường như phát ra các tia (gọi là "cathode rays", bây giờ được biết là một dòng electron tự do, và được sử dụng trong các thiết bị hiển thị tia cathode). Như những ví dụ này cho thấy, ông là người tiên phong trong việc xây dựng và sử dụng ống chân không để nghiên cứu các hiện tượng vật lý. Ông là một trong những nhà khoa học đầu tiên điều tra những gì bây giờ được gọi là plasma và xác định nó là trạng thái thứ tư của vật chất vào năm 1879. Ông cũng đã thiết kế một trong những dụng cụ đầu tiên để nghiên cứu hoạt động phóng xạ hạt nhân, ống phóng xạ hạt nhân.
kính trục