场发射（field emission）是指强电场作用下电子从阴极表面释放出来的现象，属于冷阴极发射。金属内的自由电子从金属逸出需要做一定量的功，称为金属的逸出功，因此通常在金属导体中自由电子活动在一定的电子势阱内。金属作为阴极，并在阳极间加一定电压时，阴极表面形成一定的势垒；当所加的电压很大时势垒宽度减小，自由电子可通过势垒穿透的量子效应，从金属中释放出来。

金属中的自由电子在特定条件下可以发射出来，若用金属构成阴极并做成极细的针尖状（曲率半径为10－4—10－6厘米），在超高真空中（1.3×10－7帕以下）施以数千伏电压，金属中的电子即可从阴极冷金属中发射，这种发射电子的方法称为场发射。由于金属的不同晶面发射电子的能力不同，当金属表面上吸附有其他物质时，也使电子发射能力有变化，因而由荧光屏上观察到的图样会有不同。

利用场发射可制成场发射显微镜（FEM），用于研究气体原子在针尖表面的吸附、分解和扩散等过程，是表面物理研究的一种方法。场发射也是形成气体放电的一种方式，稀薄气体放电管中，阴极在强电场作用下释放出的电子被加速，撞击气体分子，使之电离产生正负离子，维持气体放电。在产生强脉冲高能电子束的装置中，通常也使用场发射阴极，能在极短的时间内产生大量的电子。

强度等反映了表面电场强度和局部电子脱出功（与表面原子的性质、排列方式、表面上有无吸附层以及吸附质的性质等有关）所决定的电流分布，因而用场发射显微镜可以研究电子脱出功的大小和化学吸附。

若在场发射显微镜管中充以10－3—10－4托中性气体分子，以金属尖端为阳极，当施以高电压时，吸附在金属尖上的气体将以离子状态发射出来，在荧光屏上可看到场离子发射图样。由于离子的质量远比电子大，故发射路线直，使得场发射显微镜分辨能力很高，可直接观察到表面原子的排列。