PMT는 광센서 중에서도 가장 감도가 높으면서 고속응답 특성을 지니고 있는 광검출기입니다. 아래 그림과 같이 빛을 광전자로 변환시키는 광음극(photocathode), 집속전극(focusing electrode), 전자증폭부(elctron multiplier dinode), 전자를 모아주는 역할을 하는 양극(anode)을 진공관 내부에 장치시킨 구조를 하고 있습니다.

빛이 광음극에 입사하면 광음극에서 진공 중으로 광전자가 방출됩니다. 이 광전자는 집속전극에 인가된 고전압에 의해 증폭부로 유도되어 2차전자방출이 연속해서 일어나게 됩니다. 증폭된 전자들은 양극에 출력신호로 모아집니다.

PMT는 2차전자방출 효과에 의해 증폭되기 때문에 자외, 가시, 근적외광의 측정에 사용되는 광 검출기 중 가장 뛰어난 감도와 낮은 노이즈 특성이 있습니다. 고속시간응답 특성 및 광 검출 면적을 크게 할 수 있는 장점도 있습니다.