Протекание электрического тока в газах обуславливается движением электронов и ионов. Можно создать условия, когда основная доля тока обеспечивается движением электронов.

При этом средняя скорость потока электронов будет определяться столкновениями с атомами или молекулами газа. Атомы газа могут находиться в состояниях с различными значениями энергии — в основном состоянии, когда энергия атома минимальна ($W_0$), и в одном из возбужденных состояний. Энергия возбужденного состояния может принимать только дискретные значения $W_n> W_0$, определяемые структурой данного атома.

Разность $$ \Delta W_{mn} = W_m - W_n $$ называют энергией перехода из состояния (или энергетического уровня) номер $m$ в состояние (на уровень) номер $n$. Величину $$ U_n = \frac{W_n - W_0}{e} $$ принято называть потенциалом возбуждения $n$–го уровня. При переходе на более высокий (с большей энергией) уровень атомы поглощают энергию, а на более низкий — отдают ее.

Переходы атомов на более высокий уровень могут происходить как в результате поглощения фотона (радиационные переходы), так и в результате столкновения с другими частицами (безизлучательные или релаксационные переходы).

Безизлучательные переходы в возбужденное состояние могут происходить, в частности, под действием электронного удара – столкновения движущихся свободных электронов с неподвижными атомами. При этом оказывается, что поглощение энергии электронов проходящих через газ существенно зависит от значения энергии электронов. Изучение этой зависимости является целью данной работы. Для этого используется схема на основе тиратрона заполненного инертным газом, приведенная на рисунке