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科学家回信 | 钱森：地下700米的捕光者——光电倍增管 |
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编者按：2023年5月起，“学习强国”学习平台与中国科学报社联合发起“科学家回信”活动，邀请广大读者向自己心中向往尊敬的科学家、科技工作者提问、留言。活动启动后，“学习强国”“科学网App”收到了读者的踊跃留言。我们精选了读者李杰的提问，请中国科学院高能物理研究所研究员钱森发出第三十六期回信。
以求索之问激发科学探讨，以互动回应碰撞科学新知，“学习强国”“科学网App”愿成为公众与科学的信使，欢迎你继续在评论区留言。
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读者李杰：为什么要研发光电倍增管？工作原理是什么？
钱森：在一些高能物理大科学装置中，由于探测宇宙线或中微子实验的装置体量巨大，能够实现单光子探测的大面积光电倍增管是唯一的选择。比如目前正在建设中的江门中微子实验设施，就是为了研究中微子，在地下700米建设的大科学装置，利用以光电倍增管为核心的高灵敏度探测器，研究中微子质量顺序和其本征质量的线索，探索宇宙演化规律。
光电倍增管是一种非常实用的电真空光电器件，其由光电转换阴极、电子倍增极和信号输出阳极三部分构成。光阴极通过光电转换把微弱的光信号转换成光电子，然后它通过电场的聚焦、倍增、放大产生一个比较显著的大信号被阳极输出，进而被观测，获取其能量、位置信息。
光电倍增管具有优越的特性，比如高增益、低噪声、快放大、长期稳定性好，在安检、生化分析、医学成像等关乎国计民生的领域得到广泛的应用。
十年前，为了满足江门中微子实验建设需求，我们联合企业，经过多年的研发，成功制备并量产20英寸微通道板型光电倍增管，成为江门中微子实验和高海拔宇宙线观测实验的关键核心探测器，完全拥有自主知识产权，实现国产化替代。大科学装置建设积累的关键技术，正在实现技术外溢，指导生产企业研发制备多种型号的光电倍增管，配合电子学技术，将逐步实现民用领域光电倍增管的国产替代和性能改进。
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