Аппаратура фототелевизионного передатчика умела формировать максимальную развёртку кадра из тысячи строк, что позволяло сосканировать более сотни тысяч элементов на фотокадре. На Землю передавались изображения и с небольшим разрешением, поскольку уверенности в том, что огромное число сигналов с тысячестрочных сканов дойдут до земли без искажений, не было.
Вакуумные трубки на «Луне-3» работали не только источником светового пятна. Фотодетектор установки был также реализован на базе электронно-вакуумной трубки и назывался «фотоэлектронный умножитель».
Принцип его работы заключался в многократном усилении фотопотока, проходящего несколько усиливающих каскадов.
Свет попадал на фотокатод умножителя, выполненный в виде напыленного на колбу прибора активирующего слоя цезия, испускающего электроны под воздействием света. Чтобы электрическое поле возле фотокатода сильно не рассеивалось, на пути света в умножителе устанавливалась редкая проволочная сетка. Электроны, покинув фотокатод, попадали на несколько каскадов эмиттеров. Эмиттеры подключены к потенциометру таким образом, что величина их потенциала в каждом каскаде увеличивалась на одинаковое значение. Форма и материал эмиттеров были подобраны так, что каждый ударяющийся в них электрон выбивал пять новых электронов. Благодаря этому довольно слабый поток электронов из фотокатода, многократно бомбардируя эмиттеры каскадов, существенно усиливался и улавливался анодом умножителя, который и передавал электрический сигнал в усилитель.