​江门中微子实验完成两万支20英寸光电倍增管的验收测试工作

验收测试，系统开发生命周期方法论的一个阶段，这时相关的用户和独立测试人员根据测试计划和结果对系统进行测试和接收。它让系统用户决定是否接收系统。它是一项确定产品是否能够满足合同或用户所规定需求的测试。

这是管理性和防御性控制。在工程及其他相关领域中，验收测试是指确认一系统是否符合设计规格或契约之需求内容的测试，可能会包括化学测试、物理测试或是性能测试。

1月中旬，江门中微子实验(JUNO)完成全部两万支20英寸光电倍增管的验收测试工作。其中包括15000支高能所和北方夜视技术股份有限公司联合研发的新型微通道板光电倍增管(MCP PMT)和5000支日本滨松公司生产的打拿极光电倍增管。

全部光电倍增管平均探测效率达到28.7%，自主研制的MCP型光电倍增管平均探测效率达到28.9%，优于JUNO对探测效率的要求(27%)。测试验收包括外观质量检查、探测效率和暗噪声等多项性能参数的检测。

光电倍增管倍增方式又分打拿极和MCP两种

打拿极型光电倍增管由光阴极、倍增级和阳极等组成，由玻璃封装，内部高真空，其倍增级又由一系列倍增极组成，每个倍增极工作在前级更高的电压下。打拿极型光电倍增管接收光方式分端窗和侧窗两种。打拿极型光电倍增管的工作原理：光子撞击光阴极材料，克服了光阴极的功函数后产生光电子，经电场加速聚焦后，带着更高的能量撞击第一级倍增管，发射更多的低能量的电子，这些电子依次被加速向下级倍增极撞击，导致一系列的几何级倍增，最后电子到达阳极，电荷累计形成的尖锐电流脉冲可表征输入的光子。

MCP型光电倍增管均为端窗光电倍增管，适于受照面积大的应用。典型MCP光电倍增管的组成包括入光窗、光阴极、电子倍增极和电子收集极(阳极)等。

微通道板光电倍增管(简称 MCP-PMT)，是一种新型的高性能光电倍增管，具有时间响应快、抗干 扰能力强、体积小。是一种大面阵的高空间分辨的电子倍增探测器，并具备非常高的时间分辨率。主要用作高性能夜视像增强器，并广泛应用于各科研领域。微通道板以玻璃薄片为基地，在基片上以数微米到十几微米的空间周期以六角形周期排布孔径比空间周期略小的微孔。一块MCP上约有上百万微通道，二次电子可以通道壁上碰撞倍增放大，工作原理与光电倍增管相似。

微通道板是一种特殊光学纤维器件，是一种先进的具有传输、增强电子图像功能的电子倍增器，具有体积小、重量轻、分辨率好、增益高、噪声低、使用电压低等优点，它利用其二次电子发射特性，可使高速碰撞在内壁(通道)上的电子成倍增加，使之达到万倍以上的电子增流，利用这种特性，现在微通道板广泛用于光电倍增管、像增强器，微光电视、X光像增强器、高速示波管，以及光子计数、 X- 射线、紫外光子、电子、离子、带电粒子、亚原子粒子等的探测，

微通道板型光电倍增管是将上百万的微小玻璃管(通道)彼此平行地集成为薄形盘片状而形成的。这种结构的每个通道都是一个独立的电子倍增器。MCP比任何分离电极的倍增极结构都具有超快的时间响应，并且当采用多阳极输出结构时，这种结构的光电倍增管在磁场中仍具有良好的一致性和极强的二维探测能力。

在微通道板的每个通道的内壁上都涂有一种能发射次级电子的半导体材料，当给微通道板加了一定电压后，就会在每个通道中产生一个均匀的电场。这个电场是轴向的。所以能使进入电场的低能电子(光子或电子)与壁碰撞的时候能产生次级电子，并且在轴向电场的作用下次级电子被加速，这样次级电子碰到壁上又会产生更多的新的次级电子。

这样对于一个入射粒子。在板的输出端就会产生很多的电子。实际上我们很容易理解，每个通道就是一个光电倍增管，不过它没有专门的光阴极，而且打拿极是连续分布的，另外入射电子不只限于光子，事实上任何载能电子，只要在通道壁上能打出次级电子，它都能响应，与光电倍增管外电路分压器相比拟，它利用铅玻璃自身的体电阻作为分压电阻，一般极间总电阻为10欧，通道中的电势梯度使次级电子得到加速，获得能量，从而保证在下一次轰击通道时有足够大的二次发射系数。

微通道板光电倍增管的应用

通常在应用时，会使用两片微通道板 (称Chevron MCP) 到三片微通道板 (称z stack MCP) 相连，使讯号放的更大，可以侦测到单一粒子或光子。因为微通道管由上百万个分开的微米级通道构成，提供了很好的二维空间分辨率，可以设计来让带电粒子、或光子产生二维影像。其应用有，如夜视镜和光分解离子成像。还有：

作为各种粒子计数用，由于没有窗和包装材料的吸收问题，在低能粒子探测中显出优越性。

MCP由于包含上百万个坐标位置完全确定的，相对独立的通道计数系统，应此它常被作为位置灵敏探测器。利用快上升时间特性，MCP也可用于飞行时间谱仪的探头。

新闻来源：中国科学院高能物理研究所

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