新型微通道板型光電倍增管（MCPPMT）研制

        光電倍增管是粒子物理及核物理實驗的通用部件，其主要作用是將光信號轉換為電信號。在大型中微子實驗中，其作為核心器件，將與中微子發生相互作用的液體閃爍體或者純水發出的微弱光信號進行探測。

        核探測與核電子學國家重點實驗室的科研人員在2008年提出大亞灣中微子實驗二期實驗（現更名“江門中微子實驗”）設想時，國際上現有的商業產品技術無法滿足要求，若依靠國外公司研發成本則居高不下。為此，科研人員發明了一款基于微通道板的大面積高量子效率光電倍增管，使用小型MCP組件替代大面積打拿電極組件，實現透射式和反射式光陰極相結合的工作模式，期待提高PMT的探測效率。在研發階段就申請國際ZL保護，先后獲得俄羅斯、美國、日本等主要PMT生產國家的發明ZL，為將來的量產撐起知識產權保護傘。

設計的MCP-PMT工作原理

        考慮到所需20吋光電倍增管的質量要求及研發難度，實驗室決定啟動新型光電倍增管的預研并希望實現國產化，項目籌備組曾先后與國內許多相關單位進行洽談和合作。最終，在科技部、科學院、自然基金委的支持下，于2011年底，參考國際高能物理合作模式，成立了由中國科學院高能物理研究所牽頭，由北方夜視技術股份有限公司、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的微通道板型大面積光電倍增管研制合作組。

        20吋光電倍增管的成功研制及批量生產主要得益于有效合作機制的建立。合作組成立的同時，就制定了嚴格的合作章程和保密協議，保證了合作組項目資料的對內共享和對外保密。研發過程中所出現的各類問題均提交給相應的委員會協商解決。合作組會議約每3個月召開一次，以推動各課題組的階段性進展并及時協調合作單位間的各項合作事宜，必要時召開專門技術研討會解決關鍵技術問題及集體攻關。

        在2012年，研制出可測信號的8吋樣管；2013年研制出可測單光電子譜的8吋樣管；2014年研制出可測單光電子譜的20吋樣管；2015年，最終研制出量子效率、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。于2015年12月16日，中科院高能物理研究所與中國兵器工業集團北方夜視科技集團有限公司就“20英寸光電倍增管采購合同”舉行簽約儀式。（成功研制的8吋，20吋樣管實物圖）

成功研制的8吋，20吋樣管實物圖

        2016年，在繼續提高20吋樣管光陰極高量子效率的同時，中國科學院高能物理研究所幫助北方夜視公司完成批量生產線建設任務，在2016年11月25日，在微通道板型大面積光電倍增管研制合作組第26次合作組會上，合作組宣布國內首條年產7500支的20吋微通道板型光電倍增管（MCP-PMT）的生產線建成并運行。其核心工藝設備陰極制備設備具有生產效率高、工藝控制穩定等特點，具有自主知識產權，屬于世界首創。在未來2年內，該生產線將為中科院戰略性先導科技專項——江門中微子實驗提供15000支該產品。

        2016年8月，20吋新型光電倍增管在美國芝加哥召開的第38屆國際高能物理大會上作了展示，這項中國擁有完全自主知識產權的技術創新受到了與會者的廣泛關注與贊譽，國際上相關的實驗組和商家紛紛表示了合作和采購的意愿。如我國高海拔宇宙線觀測站（LHAASO），日本HyperK中微子實驗，美國和德國的THEIA中微子實驗等科學實驗，也需要研發并生產系列科學實驗用光電倍增管。以真空器件為主，以市場應用需求為依托，突破從大尺寸到小尺寸全系列多品種結構設計技術，大力發展適用于國民經濟不同領域特殊需求的高性能光電倍增管及軍用系列光電倍增管，在提升科研能力的基礎上走軍民融合的產業化道路，打造國內領先、國際一流的光電倍增管產業鏈。

        20吋新型光電倍增管的成功研制大大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，生產線建成及運行標志著20吋新型光電倍增管正式進入批量生產階段，這不僅是產學研有機結合的范例，也將為我國在中微子實驗的研究領域再登高峰夯實基礎。