Найбільш досконалими випарниками з випаровуванням катода є вакуумно-дугові з інтегрально-холодним катодом та випаровуванням робочої речовини катодною плямою, в якій температура матеріалу катода перевищує температуру кипіння. Фізичний механізм формування катодної плями остаточно ще не з’ясований, проте добре вивчені способи її утворення, керування, стабілізації на робочій поверхні дискового, квадратного чи витягнутого в одному напрямку (лінійного) катода. Конструктивно частіше за все такий випарник виконується у вигляді охолоджуваного водою циліндра-катода, що оточений екраном під потенціалом анода для стабілізації катодної плями на торці циліндра. Анодом є корпус вакуумної камери. Запалювання вакуумно-дугового розряду ініціюється спеціальним електродом-запальником. Після появи катодної плями на підкладку йде потік майже повністю іонізованої плазми пари робочої речовини у вигляді металу чи низькоомного напівпровідника. Основні недоліки таких випарників – наявність у потоці плазми крапель робочої речовини мікронних розмірів та неможливість існування катодної плями на діелектриках. Вакуумно-дугові випарники були запропоновані у Національному науковому центрі “Харківський фізико-технічний інститут” (1970 р.).