Un multiplicador de electrones es un dispositivo que aumenta la tasa de emisión de electrones de una corriente de electrones. Bombardea un material emisor con una corriente de electrones, lo que hace que el material emita electrones. Cada electrón que golpea el material emisor puede hacer que emita hasta tres electrones, multiplicando así la tasa de emisión de la corriente de electrones.
El material emisor suele ser una placa de metal, y un multiplicador de electrones suele contener una serie de estas placas. La aplicación de una diferencia de potencial eléctrico entre placas sucesivas hará que los electrones emitidos desde la primera placa salten a la segunda placa, lo que provoca la emisión de más electrones desde la segunda placa. Este proceso continúa a través de toda la serie de placas, lo que resulta en la emisión de muchos más electrones que en la corriente de electrones inicial. Luego, un ánodo recolecta los electrones producidos por el multiplicador de electrones.
El efecto en cascada de los electrones requiere que los electrones golpeen el material emisor con suficiente energía para inducir una emisión secundaria. Este requisito permite que un multiplicador de electrones funcione como detector de iones. Una corriente de fotones también puede provocar la emisión de fotones, como en el caso de un tubo fotomultiplicador. Este dispositivo separa cada superficie emisora por una serie de ánodos conocidos como dinodos. Una serie de resistencias separa los dinodos entre sí, de modo que el potencial eléctrico entre dinodos sucesivos suele ser de +100 voltios a +200 voltios.
Esta estructura requiere que el material del electrodo tenga una alta resistencia eléctrica para fusionar la función de división de voltaje con la función de emisión secundaria. Un multiplicador de electrones generalmente tiene la forma de un embudo y está construido de vidrio. El embudo de vidrio tiene una fina capa de alguna sustancia con una capacidad limitada para conducir electricidad, conocida como semiconductor.
El multiplicador de electrones recibe un voltaje negativo alto en el extremo ancho del embudo y un voltaje positivo bajo en el extremo estrecho del embudo. Esta configuración de voltajes hace que el embudo emita electrones desde su superficie, que luego se mueven desde el extremo ancho al extremo estrecho del embudo. Los electrones viajan una corta distancia antes de golpear la superficie del embudo, provocando la emisión de más electrones.
Un ánodo en el extremo estrecho del embudo recoge los electrones. Esta disposición se conoce específicamente como multiplicador de electrones de un solo canal. Una placa de microcanal es un tipo más complejo de multiplicador de electrones que utiliza una matriz bidimensional de multiplicadores de electrones de un solo canal.