1887年，H.R.赫兹发现光电效应，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流。1902年，L.奥斯汀^[注]和H.施塔克^[注]发现了电子二次发射现象，当电子束发射到金属上，会产生更多的电子。1905年，A.爱因斯坦建立了量子力学的基本原理，解释了光电效应，并因此于1921年获得了诺贝尔奖。结合电子二次发射和光电效应现象，1934年美国RCA公司的H.艾姆斯^[注]和B.扎尔茨贝格^[注]发明了第一个光电倍增管。

光电倍增管由一个表面涂有光敏物质（如铯）的光阴极、一个阳极，以及在阴极与阳极间设置的多个瓦形倍增极（又称打拿极）组成，当然光阴极和阳极的表面也涂有低的电子逸出功的材料。每个电极均施加比前个电极高得多的电压（如100伏）。当入射光投射到光阴极时，即释放出电子（又称光电子）。电子在高真空中被外电场加速打到第一光阴极上。一个入射电子轰出若干个电子。于是电子数量逐级放大。电子放大系数（或称为增益）可达10⁸以上。光电倍增管将光信号转变成电信号。光电倍增管具有灵敏度高，噪声低，线性范围宽，光谱响应快（10^-9秒）的特点。阳极接地，光电流可方便地送入放大器。倍增级越多，倍增极之间的电压越高，放大倍数越大。通常，极间电压50～100伏，9～13个倍增极。

光电倍增管

光电倍增管高灵敏度和低噪声的特点使它在光测量方面获得广泛应用。最大的光电倍增管是由日本滨松公司研制生产的508毫米光电倍增管，探测到了宇宙中微子，小柴昌俊因此获得了2002年诺贝尔物理学奖。