Um dispositivo mais antigo, mas que ainda apresenta um comportamento elétrico que o torna ideal para aplicações em que intensidades de luz extremamente pequenas devam ser detectadas é a válvula foto-multiplicadora ou tubo foto-multiplicador, como também é chamado. Na figura 1 temos o aspecto de um desses sensores foto-elétricos.
Para entender o princípio de funcionamento desse sensor foto-elétrico, podemos partir da estrutura mostrada na figura 2.
Quando um fóton de luz é emitido e atinge o foto-catodo ele libera um elétron que é dirigido a um dinodo através da ação de um eletrodo de focalização. Ao incidir no dinodo, o elétron libera outros elétrons que são emitidos em direção a um segundo dinodo. Da mesma forma, ao incidir num segundo dinodo, novos elétrons são liberados e emitidos num processo multiplicador. Assim no último dinodo já temos uma grande quantidade de elétrons, por um processo de multiplicação, os quais são então captados por um anodo, produzindo assim uma corrente de saída no dispositivo. A sensibilidade de uma válvula desse tipo e portanto a corrente de saída obtida para cada fóton depende do número de dinodos usados. As válvulas foto-multiplicadoras são usadas nos processos em que quantidades extremamente pequenas de luz devam ser detectadas, por exemplo, um único fóton numa câmara de cintilação. Essa câmara, usada em pesquisas nucleares contém uma substância que ao receber uma partícula atômica libera um fóton, produzindo assim uma cintilação. Nas pesquisas mais simples, a radiação de uma substância pode ser avaliada observando-se essas cintilações num microscópio e fazendo sua contagem. Num processo mais elaborado pode-se fazer uso de uma válvula foto-multiplicadora para detectar essas cintilações sendo produzidos pulsos que podem ser contados automaticamente por um circuito.
