Tellekammeret i scintillasjonstelleren består av et lystett rom med to fotomultiplikatorer plassert på hver side av tellekaret i plast eller glass. Fotomultiplikatorrøret har vakuum og består av en fotokatode og en anode. Når et lysglimt fra den sekundære scintillatoren treffer fotokatoden blir det slått løs et elektron. Elektronet blir oppformert via dynoder i fotomultiplikatoren og en kaskade av elektroner gir et kort fall i anodespenningen og registrert som en telling. Toluen i grunntilstand gir et eksitert løsningsmiddelmolekyl når det treffes av et elektron fra den radioaktive isotopen . Via kollisjoner blir eksitasjonsenergien overført til primær scintillator (PPO) og videre til sekundær scintillator (POPOP) som virker som en bølgelengdeskifter, og lys blir sendt ut når eksitert PPOP faller ned til grunntilstanden. Absorbsjonsspekteret til PPO har en bølgelengdetopp ca. 300 nm, og fluorescensspektret har en bølgelengde topp ca. 370 nm, som passer godt overens med absorbsjonsspekteret for den sekundære scintillatoren POPOP som er et fluorescensspekter med topp ca. 430 nm. Bølgelengden på lyset som blir registrert av fotomultiplikatoren blir via denne bølgelengdeforflytningen optimal for følsomheten for fotomultiplikatoren. Andre løsningsmidler er xylen med to metylgrupper, som har et laver energisprang opp til pi-elektronene i de konjugerte karbon-karbon dobbeltbindingene som blir eksitert, sammenlignet med toluen som har en metylgruppe. For å hindre støy er fotomultiplikatorene nedkjølt, og de danner en koinsidenskrets.
Telleeffektiviteten påvirkes blant annet av fargequenching og kjemisk quenching. Det kan korrigeres for dette ved bruk av en ekstern standard eller ved å lage et prøve/kanal-forhold ved å telle aktiviteten i forskjellige kanaler (tellekanaler) bestemt av pulshøydeanalysatoren. Desintegrering av radioaktive isotoper følger Poisson-sannsynlighettetthetsfordeling, hvor standardavviket er lik kvadratroten av telletallet. Det betyr at prøven bør telles inntil den gir 10000 cpm (counts per minute), dvs. standardavvik ca. 1%.
I tillegg til å bruke scintillasjonstelleren til å måle radioaktivitet fra betastrålingen kan den brukes i kjemiske reaksjoner som produserer lys, fosfoluminiscens og kjemiluminiscens. Lysutsendelse katalysert av systemet luciferin og enzymet luciferase (bioluminiscens) kan måles i en scintillasjonsteller. Luciferase blir også brukt som et reportergen innen molekylærbiologi.
I en natriumjodidkrystall (NaI) som fast scintillator kan man måle gammastråling. Når gammastråler treffer NaI-krystallen blir det slått løs elektroner som gir opphav til lys som kan registreres.
Quenching og beregning av telleeffektivitet
Det kontinuerlige energispekteret til en betaemitter er entall betapartikler med en gitt energi på y-aksen og energien E på x-aksen, hvor Emax er den maksimale energien en betapartikkel kan ha. Med en kanalvelger plukker man ut to kanaler med forskjellig bredde som dekker den delen av spekteret hvor det er flest betapartikler med en gitt energi, altså rundt toppen av energispekteret. Hvis det er quenching i prøven blir toppen i energispekteret flyttet til noe lavere energi. Det er flere metoder som korrigerer for quenching.
Intern standard hvor prøven først telles og etter at den er telt tilsettes en radioaktiv standard med kjent cpm og deretter telles prøven på nytt. Kanalratio (SCR sample channels ratio) hvor man teller antall cpm i øvre kanal dividert på cpm i nedre kanal og lager en standardkurve for % telleeffektivitet versus kanalratio (SCR). Ved ekstern standardisering telles prøven først i to kanaler, og deretter flyttes en ekstern gammakilde inntil prøven (236Ra, 133Ba eller 137Cs) og deretter telles prøven på nytt.
Cerenkov-telling
Cerenkov stråling er stråling som består av fotoner når energirike β--partikler passerer gjennom et væskemedium med større hastighet enn med det lys kan passere det samme mediet. Ingenting kan bevege seg raskere enn lys i vakuum, men i væske er det annerledes. Cerenkov-stråling gir den blå fargen eller gløden som man kan observere i væsken rundt uranstavene i et kjernekraftverk. Aktiviteten til den radioaktive fosforisotopen 32P kan telles ved Cerenkov-telling ved å løse isotopen i vann i et scintillasjonsglass , og måle mengden radioaktivitet i en scintillasjonsteller. Den blåaktige fargen i væskefasen rundt uranstavene i en kjernereaktor skyldes Cerenkovstråling.