近日，世界最大的單體有機玻璃球在中國建成，這個直徑35.4米的大玻璃球位於廣東江門的地下700米深處，是江門中微子實驗中心探測器的關鍵部件。
在央視新聞拍攝的照片中，最吸引眼球的是大玻璃球內部布滿了一顆顆的「小燈泡」，這些看起來平平無奇的「小燈泡」有什麼用呢？
其實，它們的真正身份是「光電倍增管」，是可以探測單個光子的真空器件，用於中微子的探測。
價格昂貴的光電倍增管
相貌平平無奇的光電倍增管，粗看起來和我們平時常見的商店裡賣幾塊錢的燈泡很像，但國際售價卻要3000美元一個！因為它實際上不是燈泡，而是20英寸的光電倍增管，科技含量滿滿，價格可比燈泡貴多了。
等待檢測的光電倍增管 圖片來源：中國科學院高能物理研究所
光電倍增管（簡稱PMT）是一種真空電子器件，可以把光信號轉換為電信號。
簡單來說，它可以把入射的光子通過光電效應轉化成電子，少數的電子在倍增電場的作用下發生二次電子發射，可以倍增放大獲得更多的電子，放大後的這些電子通過陽極收集後輸出。
正因為獨特的高靈敏度、高響應速度等優點，光電倍增管在空間技術、考古、醫學、地質學、生物學、天文學、冶金、化學、農業和軍事等領域都有廣泛應用，被用於光子計數、弱光探測、化學發光、生物發光、宇宙射線探測器、分光光度計、色度計、生化分析儀等設備。
大尺寸的光電倍增管，買不如造！
在解釋世界萬物構成的粒子物理學標準模型中，中微子是構成我們這個物質世界的基本粒子之一。中微子最顯著的特點就是幾乎不與物質相互作用，穿透能力非常強，科學家要在實驗中探測中微子非常困難。
圖片來源：中國科學院高能物理研究所
探測中微子十分困難，而中微子的探測離不開光電倍增管，特別是大尺寸的光電倍增管可以實現更高的光子探測效率，幫助科學家找到微弱的中微子信號，科學家的中微子實驗離不開它，但是它完全依賴進口，花費巨大。
為此，由中國科學院高能物理研究所牽頭，中國兵器工業集團北方夜視、中國科學院西安光學精密機械研究所、中核控制系統股份有限公司和南京大學等單位組成合作組集體攻關，攻克了高量子效率的光陰極製備技術、微通道板、大尺寸玻殼，以及真空光電子器件封裝技術等多個技術難點，最終研製出量子效率、收集效率和單光電子峰谷比等關鍵技術指標達到國際先進水平的樣管。
這一成果突破了20英寸光電倍增管的製造技術，新型光電倍增管實現國產化，擁有完全的自主知識產權，大幅提升了國內企業在超大型電真空器件的創新能力和國際競爭力。
北方夜視公司建立了用於生產大尺寸光電倍增管的專門生產線，這些20英寸光電倍增管不僅可以用於江門中微子實驗，還可用於測量微弱光信號等情況。例如位於四川的高海拔宇宙線觀測站LHAASO，也使用了北方夜視生產的20英寸光電倍增管，用於探測宇宙射線。
我國的大尺寸光電倍增管是國際最高光子探測效率的光電倍增管，打破了該領域的國際壟斷，並獲得歐盟、美國、日本等的專利授權。這是科學界與工業界跨界合作，通過大科學裝置推動工業技術進步的成功典範。
原標題：《【山東科協每日科普】看似平平無奇的「小燈泡」，其實內藏「大科技」》
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來源：科普青島
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