科學儀器社區12月活動分享MCPPMT的研發歷程

　　——聚焦國家重大科研裝備的創新與突破

　　分析測試百科網訊 2016年12月2日，首都科技條件平臺科學儀器社區12月沙龍活動在“UCoffee悠咖啡”舉辦，沙龍由首都科技條件平臺檢測與認證領域中心（北京科學儀器裝備協作服務中心）、慕尼黑展覽（上海）有限公司主辦，中國科學院研發實驗服務基地協辦。本次活動的主題是“國家重大科研裝備核心部件的創新與突破”，邀請中國科學院高能物理研究所實驗物理中心研究員劉術林對微通道板型大面積光電倍增管（MCP-PMT）研發歷程進行分享，活動由北京科學儀器裝備協作服務中心發展部主管工程師蘇立清主持，來自科研院所、儀器生產單位等30余人參與了此次活動。

首都科技條件平臺科學儀器社區12月沙龍活動現場

　　11月25日，由中科院高能所牽頭成立的微通道板型大面積光電倍增管研制合作組（以下簡稱“合作組”）在北方夜視技術股份有限公司南京分公司召開了第26次合作組會。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，具有完全自主知識產權，屬于世界首創。在未來2年內，北方夜視技術股份有限公司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。

中科院高能物理研究所劉術林

　　在本次沙龍過程中，中科院高能物理研究所劉術林與大家一起回顧了微通道板型大面積光電倍增管（MCP-PMT）研發歷程。從項目研制背景、關鍵技術的各個擊破、工程化研究中遇到的問題、批量生產的艱辛等方面對MCP-PMT的研發歷程進行了分享。

　　大尺寸光電倍增管是大型中微子實驗所必不可少、無可替代的關鍵部件，但是其生產技術難度大，工藝復雜，集真空電子器件之大難于一體，為日本、歐洲少數廠家壟斷。大亞灣中微子實驗二期實驗（現更名“江門中微子實驗”，以下簡稱JUNO）為了滿足物理目標的要求，需要滿足技術指標的光電倍增管2萬只，國內沒有現成產品，國外一家公司（日本濱松公司）在現有產品中進行技術提升，應該很快能夠研制出需要的產品，但價格、技術指標合格的全部覆蓋、來源的穩定性等等存在巨大風險。因此,高能所決定啟動新型光電倍增管的預研并希望實現國產化。

　　2011年，由中科院高能物理所、中科院西安光機所、北方夜視技術股份有限公司、中核控制系統股份有限公司和南京大學組成合作組，建立了組織機構，克服重重困難，先后進行26次合作組會議，數以百次的網絡會議，十幾次的技術探討，近十次的聯合攻關。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，并有潛力進一步改進，達到全面領先。

　　劉術林回顧了研制過程中歷經的重重困難，并介紹了進行的多項關鍵技術攻關，比如在中核公司的簡易非轉移設備上，制作出能測出信號的8英寸MCP-PMT樣管，在高能所建立簡易的測試設備；比如在北方夜視的非轉移設備上解決MCP受Cs源污染問題、MCP除氣工藝檢測、拿出可以測出單光電子峰的8英寸MCP-PMT樣管。還有高量子效率、低噪音雙堿陰極，低放射性本底玻殼、過渡節以及各個封接工藝，高收集效率的研究，綜合測試以及批量測試遇到的諸多問題，等等。

　　20英寸MCP-PMT在短時間內研制成功并能走到今天準備批量生產的準備階段，是國內產學研有機結合的成功典范。對于獲得的收獲，劉術林總結到：“（1）20英寸低放射性本底的玻殼以及通過低本底過渡節與可伐的封接、大尺寸可伐在真空中的銦封；（2）采用轉移陰極技術，在一臺設備上安裝三個工位，由此制作的MCP-PMT，全世界我們第一；（3）采用優質MCP及其制造工藝，把PMT的單光子狀態下峰谷比做到3-8，結合陰極的高量子效率，我們獲得了較高的探測效率；（4）復雜的非標設備及其配套的設備，穩定的工藝和技術，是批量生產順利與否的可靠保證，大家努力過，成功過，但是還得繼續努力。”

　　沙龍現場，劉術林與到場嘉賓進行了熱烈的討論，對大家提出的問題進行了積極解答。

　　往期精彩回顧：

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