L'immagine viene focalizzata otticamente sulla superficie del fotocatodo del tubo (di tipo alcalino), questo emette elettroni in proporzione ai fotoni di luce che riceve. Tramite delle piastre elettrostatiche, gli elettroni vengono accelerati e focalizzati sulla superficie di uno schermo posto all'altra estremità del tubo. Delle piastre a fibre ottiche possono accoppiare a cascata altri due tubi, ottenendo guadagni complessivi di luminosità fino a 10000 volte.