(Fr.: tube cathodique; Du.: Kathodenstrahlröhre; Eng.: cathode-ray tube), oudere naam: kathodestraalbuis, een elektronenbuis waarin een scherp gebundelde straal elektronen loopt, afkomstig uit een elektronenkanon, die afgebogen kan worden en ten slotte tegen een scherm botst.
Elektronenstraalbuizen worden toegepast waar een elektrisch signaal in een optisch beeld omgezet moet worden, bijv. in meet- en controleapparatuur (zie Oscilloscoop), bij het weergeven van televisiebeelden (zie Beeldbuis), bij radar, en omgekeerd voor het omzetten van een optisch beeld in een elektrisch signaal (zie Opneembuis).Een elektronenstraalbuis is meestal opgebouwd uit een cilindrisch deel (hals), dat het elektronenkanon bevat, en een konisch verlopende overgang naar een min of meer vlak scherm. De elektronenbundel kan gebruikt worden om een elektrische ladingverdeling af te tasten, maar kan ook vallen op een scherm dat bedekt is met een luminescerende stof. De bundel produceert dan op de trefplaats met het scherm een lichtvlekje, dat door de glaswand heen van buitenaf is waar te nemen. Om het vlekje zo klein mogelijk te maken, moet de bundel gefocusseerd worden met behulp van een elektronenlens; dit kan elektrostatisch geschieden door afbuiging van de elektronen in een elektrisch veld en magnetisch met een veld opgewekt door een focusseerspoel buiten de buis, dan wel met behulp van een permanente magneet.
Na het focusseerveld doorlopen de elektronen een veld waarmee de bundel in zijn geheel afgebogen wordt, zodat hij alle plaatsen van het scherm kan treffen. Ook dit veld kan weer elektrisch of magnetisch zijn en bestaat meestal uit twee onafhankelijke componenten, zodat de bundel in twee onderling loodrechte richtingen afgebogen kan worden, bijv. horizontaal en verticaal. Bij elektrostatische afbuiging loopt de bundel tussen twee paar parallelle metalen deflectieplaatjes door die loodrecht op elkaar in de buis zijn aangebracht. Bestaat er een potentiaalverschil tussen twee plaatjes, dan wordt de bundel aangetrokken door het meest positieve plaatje. Bij magnetische afbuiging doorloopt de bundel een magnetisch veld loodrecht op de as van de buis, bestaande uit twee onderling loodrechte componenten, teweeggebracht door de stromen in twee spoelstellen om de hals van de buis. De afbuiggevoeligheid geeft de grootte van de afbuigstroom of afbuigspanning aan die nodig is om de bundel een bepaalde afbuiging te geven.
De afbuiggevoeligheid is groter naarmate de elektronen een kleinere snelheid hebben en dus langer in het afbuigveld verblijven. Om toch voldoende lichtopbrengst te verkrijgen past men bij gevoelige buizen vaak een naversnellingselektrode toe die de elektronen na afbuiging nogmaals versnelt. De looptijd van de elektronen in het afbuigveld is voorts van belang als men de bundel met zeer hoge frequenties af wil buigen.
De eindanodespanning van elektronenstraalbuizen kan, afhankelijk van het type, variëren van 1...50 kV. De kinetische energie van de elektronen wordt op het scherm voor een klein gedeelte omgezet in licht, een ander gedeelte wordt gebruikt voor het vrijmaken van secundaire elektronen, terwijl het grootste deel als warmte vrijkomt.
Enkele belangrijke eigenschappen van het scherm zijn: de kleur bij het oplichten, de nalichttijd en de lichtopbrengst (rendement). Voor visuele waarneming van het spoor van de bundel over het scherm prefereert men vaak groen; wil men echter het spoor fotograferen dan is blauw beter. Voor een televisiebeeldbuis heeft men wit nodig en voor kleurentelevisie rood, groen en blauw die zo weinig mogelijk met wit vermengd zijn. Luminoforen die lang nalichten zijn van voordeel bij het bestuderen van langzaam verlopende verschijnselen, o.a. voor radarschermen. Voor het weergeven van snel bewegende beelden is een korte nalichttijd vereist om vage omtrekken te vermijden. Het luminescerende scherm is vaak aan de binnenzijde van de buis met een dun laagje metaal bedekt (metal backing) om de helderheid naar voren te vergroten door reflectie van het achterwaarts uitgestraalde licht.
Het laagje vangt tevens rondzwervende negatieve ionen op die het scherm zouden kunnen beschadigen. De veel kleinere elektronen echter schieten door het dunne laagje heen. De rest van de wand der buizen is grotendeels bedekt met een laagje geleidende kool (aquadag) om ongewenste potentiaalverdelingen te vermijden.