Se llama fotomultiplicador a un tipo de detector óptico de vacío que aprovecha el efecto fotoeléctrico (descubierto por Albert Einstein) de emisión secundaria de electrones para responder a niveles muy bajos de iluminación, manteniendo un nivel de ruido aceptable. Las aplicaciones y usos de los fotomultiplicadores se han visto reducidas notablemente; en nuestros días se los usa casi exclusivamente en detectores de partículas, basados en la radiación de Cherenkov.

Un fotomultiplicador está compuesto de un fotocátodo, que emite electrones cuando sobre él inciden fotones de energía adecuada. Un campo eléctrico acelera estos electrones y los dirige hacia un ánodo, que en estos tubos recibe el nombre de dínodo. La energía de los electrones incidentes provoca la emisión un número mayor de electrones secundarios que son dirigidos hacia un segundo dínodo. El número de dínodos y su disposición varía con el modelo de fotomultiplicador.

La señal eléctrica contiene información valiosa sobre los efectos de los rayos cósmicos en la materia.