“光電倍增管是高能物理實(shí)驗(yàn)的一個(gè)非常關(guān)鍵、非?；A(chǔ)的部件，沒(méi)有它很多實(shí)驗(yàn)就沒(méi)法做?！?1月25日，在南京舉行的20英寸微通道板型光電倍增管（MCP-PMT）的生產(chǎn)線啟動(dòng)儀式上，中科院高能所所長(zhǎng)王貽芳院士動(dòng)情地說(shuō)。
在接下來(lái)的兩年里，北方夜視技術(shù)股份有限公司將生產(chǎn)1.5萬(wàn)支具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的20英寸光電倍增管用于江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)，這也標(biāo)志著江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)邁出了非常關(guān)鍵的一步。
光電倍增管是檢測(cè)微弱光信號(hào)的光電元件，具有極高的靈敏度和超快的時(shí)間響應(yīng)，就像獵手敏銳的雙眼。中微子是組成物質(zhì)世界的最基本的粒子之一，但我們卻感覺(jué)不到它們的存在。“為了探測(cè)中微子，我們?cè)诮T(mén)地下700米深處建造一個(gè)直徑35米的球形探測(cè)器，并要把球形探測(cè)器浸泡在一個(gè)直徑約43米的圓柱形水池中。在球形探測(cè)器內(nèi)部要灌裝2萬(wàn)噸液體閃爍體，外部則布滿20000支光電倍增管?！敝锌圃焊吣芪锢硭X(qián)森副研究員說(shuō)。江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)基地核反應(yīng)堆釋放出的中微子進(jìn)入球形探測(cè)器，在線性烷基苯為主的液體閃爍體中，會(huì)留下痕跡，發(fā)出極其微弱的光。而球形探測(cè)器外部的光電倍增器就像“放大鏡”，及時(shí)捕捉到微弱的光并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)放大輸出，才能探測(cè)到幽靈般中微子的行蹤。
在上世紀(jì)六七十年代，全世界還有數(shù)家光電倍增管生產(chǎn)企業(yè)，其中我國(guó)也有2—3家。但是自八十年代日本濱松公司為神岡中微子實(shí)驗(yàn)研發(fā)20英寸光電倍增管，大幅提高技術(shù)水準(zhǔn)后，別的企業(yè)再也無(wú)法與其競(jìng)爭(zhēng)。
我國(guó)在大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)中所用的2000多只8英寸口徑光電倍增管全部由美國(guó)合作者從濱松公司購(gòu)買(mǎi)。因此光電倍增管被稱作中微子實(shí)驗(yàn)中技術(shù)含量最高、最關(guān)鍵的部件，也是我國(guó)開(kāi)展中微子實(shí)驗(yàn)的瓶頸。
記者在北方夜視南京分公司生產(chǎn)線上看到，20英寸光電倍增管像一個(gè)碩大的燈泡，錢(qián)森把它比做一個(gè)視力極好的“大眼睛”：正常人全黑環(huán)境下的感光下限約為20個(gè)光子，而光電倍增管則能分辨出一個(gè)光子。
據(jù)專家介紹，2008年大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)工程建設(shè)期間，高能所啟動(dòng)了光電倍增管的預(yù)研，一方面是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)要求極高，當(dāng)時(shí)國(guó)際上最好的光電探測(cè)器件性能也達(dá)不到要求，另一方面，希望實(shí)現(xiàn)該部件的國(guó)產(chǎn)化。
2011年，由高能所牽頭，北方夜視技術(shù)股份有限公司、中科院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所、中核控制系統(tǒng)股份有限公司和南京大學(xué)等組成產(chǎn)學(xué)研合作組。經(jīng)過(guò)4年攻關(guān)，攻克了高量子效率的光陰極制備技術(shù)、高收集效率、低噪聲、高增益微通道板、大尺寸低放射性本底的玻殼、以及真空光電子器件封裝技術(shù)等多個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，最終研制出量子效率、收集效率和單光電子峰谷比等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的樣管，并有潛力進(jìn)一步改進(jìn)，達(dá)到全面領(lǐng)先。
錢(qián)森告訴記者，通過(guò)江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)，我國(guó)科學(xué)家將奔著解決國(guó)際中微子研究中下一個(gè)熱點(diǎn)和重大問(wèn)題而去，即測(cè)量中微子質(zhì)量順序，也就是給中微子的質(zhì)量排序。光電倍增管的成功國(guó)產(chǎn)為科研工作掃清了最后一道障礙。
（來(lái)源：《科技日?qǐng)?bào)》2016年11月26日 第01版：今日要聞）
附件下載：
