滨松与光电倍增管的两三事（不是助力诺奖

光电倍增管作为滨松的当家产品，想必其三次携手诺贝尔奖的事情，大家早已耳熟能详（如果这事儿你还蒙在鼓里，赶紧戳戳这个链接）。今天咱们不做“复读机”，而是要搭乘“时光机”，来一场时光穿梭，从光电倍增管的“摇篮”开始，挖掘那些不为人知的研发小趣闻，保证让你听得津津有味。

图1 公司名称牌匾的前后（变化/对比）

书归正传。1982年，滨松电视开始规划部门结构，并在1983年4月更名为“滨松光子学”后，设立了电子管事业部、固体器件事业部和系统事业部三个部门。

图2 首款光电倍增管931A的一部分

成功的道路从来都不是一帆风顺的。当滨松光子首次尝试向岛津销售光电倍增管时，却遭遇了对方的质疑。岛津要求在不改变性能的前提下减小尺寸，否则就选择其他产品。为了满足岛津提出的小型化需求，滨松内部发展出了先进的玻璃加工技术。这项技术使其能够将灯泡中石英与膨胀系数不同的硬质玻璃之间的多级接头大幅度缩短，直至约10毫米的长度。这一技术革新不仅解决了小型化的难题，还促使滨松成功推出了R106和R136两款新产品。

图3 Sb-Cs 光阴极光电倍增管R106

图4  Silver Bismuth 光阴极光电倍增管R136

反射式多碱光阴极的问世，更是成为了光电倍增管行业的一次革命性突破。多碱材料，这一被誉为光电倍增管领域中的神奇材料，以其卓越的灵敏度和宽广的波长响应范围，从紫外线到近红外光无所不包，且暗电流极低，远超传统的银铯和银铋铯光阴极。然而，将这一材料应用于侧向PMT（side-on PMT）的反射式光阴极，曾被视为一项不可能完成的任务。但滨松的员工们凭借非凡的创意和不懈的努力，采用了一种全新的制造工艺，经过无数次的试验与改进，终于成功研制出了这款反射式多碱光阴极。其灵敏度之高，甚至超越了常用的锑铯光阴极，令整个光电倍增管行业为之震撼，就连行业巨头美国无线电公司（RCA）也不得不紧随其后，竞相效仿。

图5 多碱光阴极光电倍增管R446

另一款侧入式光电倍增管R928凭借其多碱光阴极，在当时被视为高灵敏度的典范。为了克服生产过程中的难题，他们不断创新，将灯泡上的薄膜蒸镀技术与专门设计的网格巧妙结合，成功研发出了无网格结构，实现了高灵敏度产品的稳定生产。这一改进不仅显著提升了产品的发光灵敏度，更使其在众多同类产品中脱颖而出。1989年，公司自豪地将R3896注册为R928系列中发光灵敏度最高的产品，并于1993年正式推向市场。其卓越的性能让众多血液分析设备制造商为之倾倒，而R3896更是将发光灵敏度提升到了前所未有的高度，成为了流式细胞仪制造商争相抢购的首选产品。

图6 高灵敏度多碱光阴极光电倍增管R3896

时光荏苒，转眼间来到了1976年，滨松光子踏上了研发20英寸光电倍增管的征程，这一里程碑式的成就也拉开了滨松三次助力诺贝尔奖的序幕。虽然这是一个广为人知的故事，但为了确保每位感兴趣的朋友都能深入了解其精彩细节，我们特别准备了详细的链接供您点击查阅。

图7 小柴昌俊与滨松人合影

20世纪90年代中期，正电子发射断层扫描（PET）作为癌症早期检测的得力助手，迎来了革命性的改进——时间飞行正电子发射断层扫描（TOF-PET）应运而生。

TOF-PET系统利用γ射线到达两个探测器的时间差，将湮灭点精准定位在约10厘米的范围内，成功滤除噪声，从而在相同测量时间内呈现出更加清晰的PET图像。TOF-PET系统所配备的γ射线探测器，巧妙融合了闪烁体与光电倍增管（PMT）。然而，鉴于TOF-PET系统对时间差的极致追求，其对探测器的性能要求远超传统。特别是对于PMT而言，电子渡越时间（T.T.S）与探测效率成为了衡量其优劣的关键指标。

2004年，滨松光子成功推出了R9800、R9420和R9779三款专为TOF-PET系统量身打造的PMT。它们的光阴极尺寸分别为1英寸（25毫米）、1.5英寸（38毫米）和2英寸（51毫米），均配备了与普通PMT截然不同的特殊电极，并对电子轨迹进行了精心优化，以显著提升时间响应与探测效率。尤为值得一提的是，尽管R9779的有效光阴极尺寸为2英寸，但其电子渡越时间（T.T.S）却惊人地达到了250皮秒（ps，即一万亿分之一秒），这在当时2英寸PMT中堪称翘楚。

在20世纪70年代末至21世纪初，滨松光子针对石油测井中的高温环境挑战，研发了R1288型PMT，其采用特殊光阴极材料，能在高达175oC的极端条件下稳定工作。随着对深层油藏勘探的需求增加，滨松在2010年推出了R1288AH型PMT，通过技术革新，该产品在地下5000米（175oC）环境中能持续工作3000小时，地下5700米（200oC）也能维持1000小时的工作寿命，极大地提升了测井技术的可靠性。这一时期的突破为石油测井行业带来了新的技术解决方案。

进入21世纪第二个十年，随着页岩油开采技术的发展，滨松光子进一步针对随钻测量（MWD）技术的需求，研发了R8874-01型PMT，显著提高了抗振动能力，适应了钻探过程中的强烈振动环境。2022年，针对全球发现的多个8000米深度页岩油田，滨松推出了R16777型PMT，这是一款紧凑且兼具耐高温和抗振动性能的1/2英寸直径光电倍增管，为深层地下油井测井提供了最新的技术解决方案。

图10 耐高温及抗振动型光电倍增管R8874-01

为了满足市场对能够替代传统锗固态元件的PMT的需求，公司从1.7微米波长开始研发，成功开发出采用铝（Al）网结构的光阴极，并在此基础上推出了R5509-71产品，于1994年4月实现商业化。为避免专利侵权，滨松进一步改进技术，将铝网结构改为n型InP网结构，并相继在1997年4月推出了灵敏度更高的R5509-72和R5509-42产品，这些产品凭借其高耐热性的晶体结构，不仅在国内市场取得成功，还成功出口海外。此外，滨松还针对单线态氧探测器的需求，开发了用于1.4微米波长的光阴极，并于1995年3月推出了R5509-41产品，该产品对癌症治疗的光动力疗法（PDT）的发展做出了重要贡献。同时，滨松还将PN结红外光阴极技术应用于透射式TO-8封装，成功商业化了R9172产品，进一步拓宽了PMT的应用领域。

图11 近红外晶体光阴极光电倍增管R5509-42

如今，当我们站在21世纪的曙光中回望，那些昔日仅停留于蓝图与实验台的梦想，已一一实现。面对未来，滨松光子会继续以“光子事业为己任”，怀揣着谦逊之心，与“光子之友”一起为光产业发展贡献一份滨松力量。