海伯利安，汪！ 阅读原文 这东西看起来是一个平平无奇的“大灯泡”，猜猜多少钱能买到？ 粗看起来和我们平时见到的白炽灯很像，商店里卖几块钱的那种，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。 光电倍增管是一种真空电子器件，可以把光信号转换为电信号。工作原理简单来说，它可以把入射的光子通过光电效应（让爱因斯坦获得诺贝尔奖的那个效应）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[1]。 光电倍增管工作原理：入射光子打到阴极发生光电效应产生电子，电子在倍增电场的作用下不断飞向倍增极产生二次电子，经过多次倍增，把信号放大。 想象一下，在一个乌漆嘛黑的环境中，你的眼睛什么都看不到，神奇的光电倍增管却是火眼金睛，它能灵敏、快速地捕捉到那些极微弱的光信号，将其转换成更强的电信号，帮助你准确地看到这些极微弱光信号。 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[2]。 光电倍增管的市面上，日本的滨松公司占有垄断地位。虽然这两年日本企业丑闻频频，造假鞠躬的事情频繁发生。然而，在光电倍增管的制造领域，滨松独步天下。 特别是大尺寸的光电倍增管，在 2016 年之前，全世界只有滨松有能力生产。世界最大的 20 英寸光电倍增管，一口价 3000 美元一个，您爱买不买，反正全世界唯独滨松有。 当年日本的超级神冈中微子实验，向滨松公司订购了 11000 多个这样的大尺寸光电倍增管，仅仅是光电倍增管一项的花销，就花了三千多万美元（按当时汇率超过两亿人民币）[3]。 就是下面这个实验： 图中的超级神冈探测器，是一个挖在地底下的大池子，池子的墙壁上密密麻麻布满了光电倍增管，然后池子会注水，科学家怎么检查光电倍增管呢？如上图所示，划船进去。 超级神冈在 2001 年注水实验的时候发生一件“惨案”，有 7000 多个光电倍增管莫名其妙地炸掉了！花了这么多钱，一夜之间变成 7000 响的鞭炮了。日本科学家们只能含泪又买了一批光电倍增管（滨松公司在偷笑，赚翻了）。 看起来毫不起眼、平平无奇，像白炽灯一个模样的 20 英寸光电倍增管，尽管贵，却是物有所值。 科学家做中微子实验离不开它，从神冈到超级神冈实验，光电倍增管帮助日本人获得了两次诺贝尔物理学奖，一次是 2002 年小柴昌俊因发现超新星中微子获奖，还有一次是 2015 年梶田隆章等人因发现中微子振荡获奖。日本科学家正在计划把超级神冈升级为超级超级神冈，用于测量中微子质量顺序和质子衰变，预计会使用更多的光电倍增管（滨松公司又在偷笑了）。 小柴昌俊获得诺奖的时候，有一张照片是他抱着 20 英寸的光电倍增管在憨笑。 小柴昌俊抱着 20 英寸光电倍增管 故事到这里还没有结束，该中国人上场了。 还记得刚才说到“在 2016 年之前”只有日本滨松公司能生产大尺寸光电倍增管吗？ 2016 年之后呢？中国人来了。 2016 年，中国科学家正在广东建造“江门中微子实验”的大科学装置，需要使用一万五千多个 20 英寸的光电倍增管。咱们也向日本滨松买吗？才怪。他们卖得太贵了，我们需要花小钱办大事。况且，中国的江门实验是日本超级神冈实验的竞争对手，就算我们想买，别人不一定肯卖。 在江门中微子实验动工之前，中科院高能物理研究所的科学家就已经早早地做了筹备。 中国科学家在实验室研制成功的 20 英寸光电倍增管，图片来自曹俊研究员。 20 吋微通道板型光电倍增管 由高能所牵头，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，集体公关突破了 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。 中国科学家与国内企业合作，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，拥有完全的自主知识产权，大大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[4]。 中国兵器工业集团北方夜视专门建了一条生产线，用于生产大尺寸光电倍增管。前几天的大新闻，“天鹅座万年前发出的讯息被捕获”，也是使用了兵工集团生产的 20 英寸光电倍增管，用于探测宇宙射线。 中国的大尺寸光电倍增管，打破了日本滨松公司的技术垄断，而且我们的光电倍增管价格比日本的便宜几千块钱哦。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。 怪不得总有人说一旦中国决定进入某个高科技产业，那个产业就会变成白菜价…… 【全文完】 附一个兵工集团的报道[5]： 军民协同发展 自主技术创新 “中国制造”20 英寸微通道板型光电倍增管再获新订单 近日，中国兵器工业集团北方夜视科技集团有限公司成功与中国科学院成都分院签订《高海拔宇宙线观测站大尺寸光敏探头采购项目》合同，订单金额达 2224.6 万元，推动了“中国制造”核心探测器件在大科学工程装置中的持续应用。当前，合同产品正在稳定地批量生产中。 公司所开发的 20 英寸微通道板型光电倍增管是世界上尺寸最大、技术水平最高的光电倍增管产品，拥有自主知识产权，综合技术指标达到国际先进水平，其中部分指标达到国际领先水平，已申请 20 多项发明专利，其中包括 2 项国际专利。 在完成中国科学院 A 类先导科技专项“江门中微子实验”批量生产任务基础上，紧贴国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站”大科学工程需求，公司积极组织技术攻关，成功研制出高时间性能的 20 英寸微通道板型光电倍增管，具有渡越时间离散小、时间一致性好、暗噪声小等特点。作为新的应用点，促进大尺寸微通道板型光电倍增管产业的可持续发展。 下一步，公司将继续紧扣国家科技创新、军民协同发展和核心器件替代进口的要求，进一步提升光电倍增管性能水平，打破国外高端器件禁运和核心工艺技术限制，推动我国真空光电探测器件产业的自主可控高质量发展。阅读原文 此问答来自知乎「吾辈问答」行动，欢迎点击下方专题，查看更多科技发展相关内容： 《科技自立，还有多长的路》
