Der Bildverstärker ist ein auf Vakuumröhren basierendes Gerät (Fotovervielfacher), das aus einer sehr kleinen Anzahl von Photonen (z. B. dem Licht von Sternen am Himmel) ein Bild erzeugen kann, sodass eine schwach beleuchtete Szene in Echtzeit betrachtet werden kann mit bloßem Auge durch visuelle Ausgabe erfasst oder als Daten für eine spätere Analyse gespeichert. Während viele glauben, dass das Licht ist"verstärkt,"es ist nicht. Wenn Licht auf eine geladene Fotokathodenplatte trifft, werden Elektronen durch eine Vakuumröhre emittiert, die auf die Mikrokanalplatte treffen, wodurch der Bildschirm mit einem Bild im gleichen Muster wie das Licht beleuchtet wird, das auf die Fotokathode trifft, und zwar auf einer Frequenz, die dem Menschen entspricht Auge kann sehen. Dies ähnelt einem Röhrenfernseher, nur dass anstelle von Farbkanonen die Fotokathode für die Emission sorgt.

Das Bild soll werden"intensiviert"weil das ausgegebene sichtbare Licht heller ist als das einfallende Licht, und dieser Effekt steht in direktem Zusammenhang mit dem Unterschied zwischen passiven und aktiven Nachtsichtbrillen. Der derzeit beliebteste Bildverstärker ist das ANVIS-Drop-in-Modul, obwohl viele andere Modelle und Größen auf dem Markt erhältlich sind. Kürzlich gab die US-Marine die Absicht bekannt, eine zweifarbige Variante des ANVIS für den Einsatz im Cockpit luftgestützter Plattformen zu beschaffen.

Ein Bildverstärker oder eine Bildverstärkerröhre ist ein Vakuumröhrengerät zur Erhöhung der Intensität des verfügbaren Lichts in einem optischen System, um den Einsatz bei schlechten Lichtverhältnissen, beispielsweise nachts, zu ermöglichen und die visuelle Abbildung von Prozessen bei schlechten Lichtverhältnissen, beispielsweise Fluoreszenz, zu erleichtern von Materialien in Röntgen- oder Gammastrahlen (Röntgenbildverstärker) oder zur Umwandlung nicht sichtbarer Lichtquellen wie nahes Infrarot oder kurzwelliges Infrarot in sichtbares Licht. Sie wandeln Lichtphotonen in Elektronen um, verstärken die Elektronen (normalerweise mit einer Mikrokanalplatte) und wandeln die verstärkten Elektronen dann zur Betrachtung wieder in Photonen um. Sie werden in Geräten wie Nachtsichtbrillen eingesetzt.

Bildverstärker wandeln geringe Mengen an Lichtphotonen in Elektronen um, verstärken diese Elektronen und wandeln die Elektronen dann wieder in Lichtphotonen um. Photonen von einer schwachen Lichtquelle gelangen in eine Objektivlinse, die ein Bild in eine Fotokathode fokussiert. Die Photokathode gibt über den photoelektrischen Effekt Elektronen frei, wenn die einfallenden Photonen auf sie treffen. Die Elektronen werden durch ein Hochspannungspotential in eine Mikrokanalplatte (MCP) beschleunigt. Jedes hochenergetische Elektron, das auf das MCP trifft, führt zur Freisetzung vieler Elektronen aus dem MCP in einem Prozess, der als sekundäre kaskadierte Emission bezeichnet wird. Das MCP ist geneigt, um mehr Elektronenkollisionen zu fördern und so die Menge der emittierten Sekundärelektronen zu erhöhen.

Die Elektronen bewegen sich aufgrund des Hochspannungsunterschieds zwischen den Platten alle geradlinig, wodurch die Kollimation erhalten bleibt. Wo ein oder zwei Elektronen eintreten, können Tausende austreten. Ein separater (niedrigerer) Ladungsunterschied beschleunigt die Sekundärelektronen vom MCP, bis sie am anderen Ende des Verstärkers auf einen Leuchtstoffschirm treffen, der für jedes Elektron ein Photon freisetzt. Das Bild auf dem Phosphorschirm wird durch eine Okularlinse fokussiert. Die Verstärkung erfolgt auf der Mikrokanalplattenstufe über ihre sekundäre kaskadierte Emission. Der Leuchtstoff ist normalerweise grün, weil das menschliche Auge für Grün empfindlicher ist als für andere Farben und weil das ursprüngliche Material, das zur Herstellung von Leuchtschirmen verwendet wurde, in der Vergangenheit grünes Licht erzeugte (daher der Spitzname der Soldaten „grüner Fernseher“ für Bildverstärkungsgeräte).