近日，世界最大的单体有机玻璃球在中国建成，这个直径35.4米的大玻璃球位于广东江门的地下700米深处，是江门中微子实验中心探测器的关键部件。在央视新闻拍摄的照片中，最吸引眼球的是大玻璃球内部布满了一颗颗的“小灯泡”，这些看起来平平无奇的“小灯泡”有什么用呢？其实，它们的真正身份是“光电倍增管”，是可以探测单个光子的真空器件，用于中微子的探测。

等待检测的光电倍增管  图片来源：中国科学院高能物理研究所

价格昂贵的光电倍增管

相貌平平无奇的光电倍增管，粗看起来和我们平时常见的商店里卖几块钱的灯泡很像，但国际售价却要3000美元一个！因为它实际上不是灯泡，而是20英寸的光电倍增管，科技含量满满，价格可比灯泡贵多了。

光电倍增管（简称PMT）是一种真空电子器件，可以把光信号转换为电信号。

简单来说，它可以把入射的光子通过光电效应转化成电子，少数的电子在倍增电场的作用下发生二次电子发射，可以倍增放大获得更多的电子，放大后的这些电子通过阳极收集后输出。正因为独特的高灵敏度、高响应速度等优点，光电倍增管在空间技术、考古、医学、地质学、生物学、天文学、冶金、化学、农业和军事等领域都有广泛应用，被用于光子计数、弱光探测、化学发光、生物发光、宇宙射线探测器、分光光度计、色度计、生化分析仪等设备。

大尺寸的光电倍增管，买不如造！

在解释世界万物构成的粒子物理学标准模型中，中微子是构成我们这个物质世界的基本粒子之一。中微子最显著的特点就是几乎不与物质相互作用，穿透能力非常强，科学家要在实验中探测中微子非常困难。

图片来源：中国科学院高能物理研究所

探测中微子十分困难，而中微子的探测离不开光电倍增管，特别是大尺寸的光电倍增管可以实现更高的光子探测效率，帮助科学家找到微弱的中微子信号，科学家的中微子实验离不开它，但是它完全依赖进口，花费巨大。

为此，由中国科学院高能物理研究所牵头，中国兵器工业集团北方夜视、中国科学院西安光学精密机械研究所、中核控制系统股份有限公司和南京大学等单位组成合作组集体攻关，攻克了高量子效率的光阴极制备技术、微通道板、大尺寸玻壳，以及真空光电子器件封装技术等多个技术难点，最终研制出量子效率、收集效率和单光电子峰谷比等关键技术指标达到国际先进水平的样管。

这一成果突破了20英寸光电倍增管的制造技术，新型光电倍增管实现国产化，拥有完全的自主知识产权，大幅提升了国内企业在超大型电真空器件的创新能力和国际竞争力。

北方夜视公司建立了用于生产大尺寸光电倍增管的专门生产线，这些20英寸光电倍增管不仅可以用于江门中微子实验，还可用于测量微弱光信号等情况。例如位于四川的高海拔宇宙线观测站LHAASO，也使用了北方夜视生产的20英寸光电倍增管，用于探测宇宙射线。

我国的大尺寸光电倍增管是国际最高光子探测效率的光电倍增管，打破了该领域的国际垄断，并获得欧盟、美国、日本等的专利授权。这是科学界与工业界跨界合作，通过大科学装置推动工业技术进步的成功典范。

来源：科普中国