入射光子只要能量足够高，在射入由原子序数较大的材料（如金属钨）构成的转换层后，即有较大概率转化为一对正负电子。如果通过量能器来吸收电子对，并测量电子对相应的能量，就可以根据质能转换原理来还原入射光子的能量。

在实际使用中，对产生探测器经常由多层光子-电子对转换层和电子对示踪层（如火花室或硅片之类的半导体探测器）交叠构成（见图），后者用于记录电子对产生后在探测器中的运动轨迹，从而反推入射光子的方向，定位精度最高可达角分级。测量电子能量的量能器一般采用闪烁体，这里是利用其荧光强度与入射粒子能量正相关的特性。为了屏蔽带电宇宙线粒子在转换层中激起的电子，对产生探测器还要配合用于筛除带电粒子事件的反符合屏蔽系统使用。

多层对产生探测器基本结构

由于单个电子的静止能量约为0.511MeV，能量过低的入射光子无法激起电子对转换材料的反应，实际的对产生探测器，如康普顿γ射线天文台的高能γ射线实验望远镜（EGRET），还有费米γ射线空间望远镜的大面积望远镜（LAT），都只能探测数十MeV以上的光子。