新型微通道板型光电倍增管（MCPPMT）研制

        光电倍增管是粒子物理及核物理实验的通用部件，其主要作用是将光信号转换为电信号。在大型中微子实验中，其作为核心器件，将与中微子发生相互作用的液体闪烁体或者纯水发出的微弱光信号进行探测。

        核探测与核电子学国家重点实验室的科研人员在2008年提出大亚湾中微子实验二期实验（现更名“江门中微子实验”）设想时，国际上现有的商业产品技术无法满足要求，若依靠国外公司研发成本则居高不下。为此，科研人员发明了一款基于微通道板的大面积高量子效率光电倍增管，使用小型MCP组件替代大面积打拿电极组件，实现透射式和反射式光阴极相结合的工作模式，期待提高PMT的探测效率。在研发阶段就申请国际ZL保护，先后获得俄罗斯、美国、日本等主要PMT生产国家的发明ZL，为将来的量产撑起知识产权保护伞。

设计的MCP-PMT工作原理

        考虑到所需20吋光电倍增管的质量要求及研发难度，实验室决定启动新型光电倍增管的预研并希望实现国产化，项目筹备组曾先后与国内许多相关单位进行洽谈和合作。最终，在科技部、科学院、自然基金委的支持下，于2011年底，参考国际高能物理合作模式，成立了由中国科学院高能物理研究所牵头，由北方夜视技术股份有限公司、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的微通道板型大面积光电倍增管研制合作组。

        20吋光电倍增管的成功研制及批量生产主要得益于有效合作机制的建立。合作组成立的同时，就制定了严格的合作章程和保密协议，保证了合作组项目资料的对内共享和对外保密。研发过程中所出现的各类问题均提交给相应的委员会协商解决。合作组会议约每3个月召开一次，以推动各课题组的阶段性进展并及时协调合作单位间的各项合作事宜，必要时召开专门技术研讨会解决关键技术问题及集体攻关。

        在2012年，研制出可测信号的8吋样管；2013年研制出可测单光电子谱的8吋样管；2014年研制出可测单光电子谱的20吋样管；2015年，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。于2015年12月16日，中科院高能物理研究所与中国兵器工业集团北方夜视科技集团有限公司就“20英寸光电倍增管采购合同”举行签约仪式。（成功研制的8吋，20吋样管实物图）

成功研制的8吋，20吋样管实物图

        2016年，在继续提高20吋样管光阴极高量子效率的同时，中国科学院高能物理研究所帮助北方夜视公司完成批量生产线建设任务，在2016年11月25日，在微通道板型大面积光电倍增管研制合作组第26次合作组会上，合作组宣布国内首条年产7500支的20吋微通道板型光电倍增管（MCP-PMT）的生产线建成并运行。其核心工艺设备阴极制备设备具有生产效率高、工艺控制稳定等特点，具有自主知识产权，属于世界首创。在未来2年内，该生产线将为中科院战略性先导科技专项——江门中微子实验提供15000支该产品。

        2016年8月，20吋新型光电倍增管在美国芝加哥召开的第38届国际高能物理大会上作了展示，这项中国拥有完全自主知识产权的技术创新受到了与会者的广泛关注与赞誉，国际上相关的实验组和商家纷纷表示了合作和采购的意愿。如我国高海拔宇宙线观测站（LHAASO），日本HyperK中微子实验，美国和德国的THEIA中微子实验等科学实验，也需要研发并生产系列科学实验用光电倍增管。以真空器件为主，以市场应用需求为依托，突破从大尺寸到小尺寸全系列多品种结构设计技术，大力发展适用于国民经济不同领域特殊需求的高性能光电倍增管及军用系列光电倍增管，在提升科研能力的基础上走军民融合的产业化道路，打造国内领先、国际一流的光电倍增管产业链。

        20吋新型光电倍增管的成功研制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，生产线建成及运行标志着20吋新型光电倍增管正式进入批量生产阶段，这不仅是产学研有机结合的范例，也将为我国在中微子实验的研究领域再登高峰夯实基础。