काही वायुविमोच नलिकांमध्ये निर्माण केली गेलेली धन आयनांची शलाका धन किरण म्हणून ओळखली जाते. कमी दाबाचा वायू असलेल्या काचेच्या बंदिस्त पात्राच्या दोन्ही टोकाच्या इलेक्ट्रोडमध्ये उच्च विद्युत् दाब लावला असता वायूचे आयनीभवन होते आणि तो विद्युत्वाहक बनतो. अशा पात्राला वायुविमोच नलिका (gaseous discharge tube) म्हणतात. अशा नलिकेच्या कॅथोडच्या (ऋणाग्र) तबकडीच्या मध्यभागी एक छिद्र ठेवल्यास त्यातून पारित होणार्या धन आयनांची एक शलाका, धन किरण, बनते. हे किरण वायुविमोच नलिकेतच निर्माण होणार्या कॅथोड किरणांच्या उलट दिशेने जात असल्याने त्यांना ऍनोड किरण असेही म्हणतात.
या किरणांत असलेले कण हे धन विद्युत् भार असलेले पात्रातील वायूचेच आयन (विद्युत् भारित अणू, रेणू वा अणुगट) असतात, हे डब्ल्यू. वीन (१९००) व जे. जे. टॉमसन (१९१०) यांनी या किरणांचे चुंबकीय आणि विद्युत् क्षेत्रांत होणारे विचलन मोजून सिद्ध केले. या धन विद्युत् कणांचे द्रव्यमान इलेक्ट्रॉनांपेक्षा खूपच जास्त असल्यामुळे त्याचे विद्युत् अथवा चुंबकीय क्षेत्रामुळे विचलन करणे जास्त अवघड आहे. त्याचप्रमाणे निर्भार वायुकणांशी त्यांच्या संभाव्य टकरा टाळण्यासाठी एक लांब (काही सेंमी.) व सूक्ष्म (अंदाजे १ मिमी. व्यासाची) छिद्रनलिका करून तीमधून हे धन किरण अत्यंत कमी वायुदाब असलेल्या परीक्षापात्रात आणले जातात (आकृती पहा). एकीकडून वायू सूक्ष्म प्रमाणात विमोचनलिकेत सोडला जातो. तो वायू परीक्षापात्रात जाऊ नये म्हणून या किरणांकरिता कॅथोडमध्ये ठेवलेल्या सूक्ष्म नलिकेतून ते नेले जात असल्यामुळे या किरणांस प्रवाहिका किरण (कॅनॉल रेज) असेही म्हणतात. या सूक्ष्म नलिकामार्गामुळे परीक्षापात्रात उच्च निर्वात अवस्था प्रस्थापित करणे शक्य होते. जर चुंबकीय व विद्युत् क्षेत्रांच्या दिशा एकमेकींशी समांतर असून धन किरणांतील कणांच्या गतिरेषेशी त्या काटकोन करीत असतील, तर एकाच विद्युत् भार गुणोत्तराचे पण भिन्न वेगाचे अणू अनुस्फुरक (किरणांचा भडिमार चालू असताना प्रकाशणाऱ्या) पडद्यावर एका अन्वस्त (पॅराबोला) खंडाच्या आकारांत येऊन पडतात. या किरणाचा अनुस्फुरक पडद्याच्या वा छायाचित्रण पट्टिकेच्या सहाय्याने शोध घ्यावा लागतो.
धन किरण परीक्षणासाठी टॉमसन यांचे उपकरण: (१)परीक्ष्य वायू, (२)ऍनोड, (३)निर्वात पंपाकडे,(४)मध्यभागी छिद्र असलेला कॅथोड, (५)विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करण्यासाठी पट्टया (६)चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करण्याची योजना, (७)उच्च निर्वाती करण्याची योजना, (८)छायाचित्रण पट्टिका किंवा अनुस्फुरद पडदा,(९)धन किरणांचा मूळ मार्ग.
टॉमसन यांनी निऑन वायूवर प्रयोग करून त्यामध्ये वेगवेगळ्या द्रव्यमानाचे दोन प्रकारचे अणू असतात, असे सिद्ध केले. अशा एकाच मूलद्रव्याच्या अणूंना समस्थानिक असे म्हणतात. धन किरणांची वरीलप्रमाणे निर्मिती, त्यांचे चुंबकीय व विद्युत् क्षेत्रांद्वारे विचलन आणि पृथक्करण ही टॉमसन यांची मूलभूत योजना आधुनिक द्रव्यमान वर्णपटदर्शकात आढळते; पण ही उपकरणे टॉमसन यांच्या मूळ उपकरणापेक्षा अतिशय जास्त प्रगत व अधिक संवेदनशील व विभेदनक्षम असतात.
समीक्षक : माधव राजवाडे