光电倍增管是微光测量，特别是极限微弱光探测技术的重要探测器。在生命科学、核物理技术、核医学、生物化学、精密分析、信息科学、环境监测、工业自动控制、光机电一体化等高科技领域中，都有着很重要的应用。
光电倍增管建立在外光电效应、二次电子发射和电子光学理论基础上，结合了高增益、低噪声、高频率响应和大信号接收区等特征，是一种具有高灵敏度和超快时间响应的光敏电真空器件，可以工作在紫外、可见和近红外区的光谱区。此外，在更短波方向，如γ射线、X射线探测使用的辐射探测器，以通过各种闪烁体转化成可见光，然后再通过PMT进行检测，其关键器件也是PMT。
虽然PMT可探测光谱范围很宽，但每一种管型可直接响应的波段范围是有限的，为使其探测效率得到充分利用，同时又不造成性能及成本的浪费，需要根据入射光的波长选择合适波段的PMT。
选择光谱响应适合的光电倍增管之后，对低能微弱光的探测应采用具有高灵敏度的管子。根据待测光谱特性的不同，可选择用量子效率、蓝光灵敏度或红光灵敏度等参数来表征阴极灵敏度的大小。根据入射到光阴极的光量和需要输出信号大小来估算阳极所需max灵敏度，不同型号的管子其额定阳极灵敏度是不同的。
根据入射光的光斑形状、大小、与PMT的距离关系等选择合适的PMT。如狭缝形的光斑更适合用侧窗型PMT。阴极面大小选择以尽量多的收集光束为原则，如下图所示，在光源特性完全一致的情况下，（a）PMT阴极面尺寸略小，不能有效收集光信号；（c）光信号虽可全部入射到PMT上，但光斑相对阴极面尺寸过小，阴极面边缘部分没有有效信号，却会产生噪声，使信噪比下降；（b）尺寸的选择明显优于（a）和（c）；（d）相比（b）而言，减小光源与PMT之间的距离，可提高光信号的收集效率、增大PMT的探测效率，是PMT的优选方案。
假定信号很强，则暗电流影响很小；假定信号很弱，当信号输出的大小接近于暗电流时，则所用管子的型号要注意选择。
根据使用环境的不同选择不同的PMT，常见的环境差异如温度、磁场等。
常规PMT可在-30~50℃的环境中使用，若在石油测井等高温强振动环境中就需要高温PMT，其工作温度通常在150~175℃，随着应用要求的不断提升，耐200℃高温的PMT也已经推向市场。此外，在有磁场干扰的环境中使用时，可使用增加磁屏蔽的PMT。
主要包括光电倍增管裸管（PMT裸管）和光电倍增管模块（PMT模块）两大类。对于PMT裸管其使用中需要与高压电源，分压电路一起配合才能够正常工作。而在PMT模块产品中，则已经将PMT裸管和高压电源、分压电路等附件进行了集成。集成的PMT模块不仅方便使用，总体积更小，而且性能更稳定。
其中光电倍增管模块产品又分为电流输出型，电压输出型，光子计数型
在PMT裸管的基础上，模块内部耦合了高压电源及其分压电路，外部只需低压供电即可，紧凑的设计也更方便使用，输出的电流信号可直接通过示波器读出；
相对于电流输出模块，电压输出的PMT模块中多了一个跨阻放大器（Current-Voltage ConversionAmp）将电流已经转换成了电压，输出的电压信号可通过示波器读出，也可以通过连接数据采集卡在电脑端上读出；
光子计数型PMT模块内置了光电倍增管、高压电源、分压电路、放大器，比较器，脉冲整形器。甄别器选择一定阈值以上的脉冲，用脉冲整形器转换为电压脉冲输出，后端通过连接光子计数单元可实现电脑端上的光子计数测量，同样地只要从外部输入低压就能工作。
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