يعمل مصباح المهبط المجوف وفق مبدأ ظاهرة المهبط المجوف، والتي تسبب حدوث الموصلية الكهربائية عند جهد كهربائي منخفض، وبقيمة شدة تيار أعلى من المهابط غير المجوفة.[1] اكتشف هذه الظاهرة العالم فريدريش باشن سنة 1916.[2]
تمر مرحلة إصدار وانبعاث الإلكترونات من المهبط المجوف بمراحل متتابعة:
ظاهرة الرقاص، حيث تتأرجح الإلكترونات جيئة وذهاباً داخل الأنبوب مسببة نشوء إلكترونات ثانوية بذلك.
^Bartlow، Robert B.؛ Griffin، Steven T.؛ Williams، J. C. (2002). "Axial evolution of the negative glow in a hollow cathode discharge". Analytical Chemistry. ج. 64 ع. 22: 2751–2757. DOI:10.1021/ac00046a017. ISSN:0003-2700.