Фототок электронных фотоэлементов очень мал, и практически необходимо его значительное усиление. В фотоэлектронных умножителях (ФЭУ), разработанных впервые в 1930 г. Л. А. Кубецким, для этого используется вторичная эмиссия. Рассмотрим принцип действия ФЭУ (рис. 3.6).
Электроны, выходящие из фотокатода 1 под действием света, фокусируются специальной диафрагмой 2 и направляются на обладающий значительным коэффициентом вторичной эмиссии (
) электрод 3, называемый динодом. Выбитые из динода 3 вторичные электроны направляются на следующий динод 4, имеющий более высокий потенциал, и также выбивают из него вторичные электроны в еще большем количестве и т.д.
Диноды имеют форму полуцилиндров. Конфигурация электрического поля при этом такова, что электронный луч почти полностью переходит от одного динода к другому и все более концентрируется.
На последних ступенях умножения под влиянием поля объемного заряда электронный луч начинает расходиться, но коэффициент передачи тока остается еще достаточно большим. С последнего динода электроны поступают на анод. Число ступеней умножения обычно равно 8 – 12, но может доходить до 20. Напряжение питания зависит от числа ступеней умножения и лежит в пределах 750 – 2000 В.
Каждая из ступеней умножения фототока дает усиление в раз, а общее усиление при n ступенях равно:
.
Например, при = 10 и n = 10 должно обеспечиваться общее усиление порядка 1010.
Практически такой огромный коэффициент усиления не удается получить из-за трудностей создания хорошей фокусировки луча, позволяющей направить весь поток электронов с одного динода на другой. Обозначив коэффициент передачи тока динода 
и полагая его значение одинаковым для всех ступеней умножения, найдем общий коэффициент усиления:
.
Например, при 
и n = 10 коэффициент усиления получается меньше, чем в идеальном случае, в 210 раз, т.е. в 1024 раза. Обычно коэффициент передачи тока () имеет значение от 0,4 до 0,9.
Существенные трудности имеются также в получении высокого и стабильного коэффициента вторичной эмиссии. Поэтому реально достигаемое усиление лежит в пределах от нескольких сотен тысяч до 10 млн.
Для получения эффективной фокусировки электронного луча, обеспечивающей высокий коэффициент передачи тока, применяют как магнитное, так и электростатическое поле. Практически наибольшее распространение получила электростатическая фокусировка, не требующая тяжелой магнитной системы.
Интегральная чувствительность фотоэлектронного умножителя (
) равна произведению интегральной чувствительности фотокатода (
) на коэффициент усиления умножителя (
):
.
Интегральная чувствительность фотокатода имеет такое же значение, как в электронных фотоэлементах (20 – 100 мкА/лм), и при коэффициенте усиления 
интегральная чувствительность прибора доходит до 100 А/лм. Выходной ток при этом может достигать 10 мА. С повышением напряжения питания коэффициент усиления и интегральная чувствительность возрастают вследствие увеличения коэффициента вторичной эмиссии динодов.
Фотоэлектронные умножители применяют для регистрации слабых световых потоков. Минимальное значение регистрируемого потока излучения ограничивается дробовым эффектом фотокатода (флуктуациями фотоэмиссии) и флуктуациями темнового тока, обусловленного
