2011年底，年自48歲的主研劉術(shù)林做出了一個重大決定，舉家從西安遷往北京。探測

彼時，器裝他在西安一家國企分公司擔任總工程師，上國也是產(chǎn)新微通道板領(lǐng)域數(shù)一數(shù)二的專家，事業(yè)發(fā)展順風順水，聞科生活過得也很安逸。學網(wǎng)

讓劉術(shù)林下定決心做出重大改變的眼睛，是年自中國科學院高能物理研究所所長王貽芳的誠摯邀請。當時，主研王貽芳團隊的探測光電倍增管自主研制項目正陷入困境，急需劉術(shù)林助一臂之力。器裝

此前，上國光電倍增管市場一直被日本濱松公司壟斷，國內(nèi)連生產(chǎn)5英寸以上的光電倍增管能力都不具備。

“現(xiàn)在只有一張設(shè)計圖紙，能不能做出來還是問題，即便能做出來也得猴年馬月了吧。”有人勸劉術(shù)林不要冒這個險。

但劉術(shù)林態(tài)度很堅定：“這件事情非常有意義，我不需要考慮那么多，直接去做就行了。”

中國科學院高能物理研究所所長王貽芳在光電倍增管實驗室。

中國科學院高能物理研究所供圖

決定自主研制

如果我們自己不能生產(chǎn)大尺寸、高性能光電倍增管，一切都將受制于人

在王貽芳找到劉術(shù)林之前，他已經(jīng)帶領(lǐng)團隊在光電倍增管技術(shù)方面進行了3年的艱苦努力。

光電倍增管是一種光子探測器件，于20世紀30年代發(fā)明，后廣泛應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備、科研設(shè)備、核技術(shù)、空間科學等方面。

王貽芳說：“它就好比是探測器的‘眼睛’，能夠把‘看到’的光子轉(zhuǎn)換成電子，再把電子信號放大差不多1000萬倍。”

2008年，正在推進大亞灣中微子實驗建設(shè)的王貽芳團隊，同時也開始謀劃未來接班的江門中微子實驗。與大亞灣中微子實驗尋求新的中微子振蕩模式不同，江門中微子實驗的主要目標是測量中微子質(zhì)量順序。

王貽芳說：“為了實現(xiàn)這個目標，我們需要建設(shè)一個巨大的探測器，把光收集效率提高到大亞灣中微子實驗的10倍，也是國際最高水平的5倍。為此，探測器中用到的核心器件——光電倍增管的光子探測效率需提高到30%，是當時國際水平的2倍。”

難題隨之而來。

當時，國際上能生產(chǎn)20英寸光電倍增管的只有日本濱松公司一家，性能達不到要求，售價也高達5萬元左右一只。江門中微子實驗計劃采用2萬只20英寸的光電倍增管，單單采購成本就會高達10億元人民幣。

王貽芳覺得太貴了！

怎么辦？只能自主研制。

“如果我們自己不能生產(chǎn)大尺寸、高性能光電倍增管，一切都將受制于人。”中國科學院高能物理研究所研究員錢森說。他是江門中微子實驗光電倍增管研制項目核心成員之一。

2008年10月，當時還在中國科學院高能物理研究所攻讀博士學位的錢森即將畢業(yè)，王貽芳建議他留下來參與江門中微子實驗光電倍增管的研制。

受一個研制大面積微通道板探測器項目的啟發(fā)，王貽芳勾畫了一個概念設(shè)計，采用微通道板收集電子，其思路不同于主流的 “打拿極”型的光電倍增管。

進而，王貽芳、錢森等又進一步細化了設(shè)計，開展了模擬驗證，確認設(shè)計沒問題。半年后，他們申請了發(fā)明專利，并順利獲得了中國、俄羅斯、美國、日本、歐盟等國家和地區(qū)的發(fā)明專利授權(quán)。

沒想到，接下來卻卡在了尋求企業(yè)合作這一關(guān)。

在光電倍增管這個行當，國內(nèi)當時可供選擇的企業(yè)很少。20世紀60年代，中國還有2家工廠能夠生產(chǎn)光電倍增管。80年代起，日本的濱松公司研制出了20英寸的光電倍增管，引領(lǐng)了整個光電倍增管技術(shù)的潮流，使其成為世界上最好的光電倍增管生產(chǎn)企業(yè)。后來，日本濱松在北京成立合資公司，從事光電倍增管的生產(chǎn)和銷售，原來的幾家國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)逐漸凋零，舉步維艱。

王貽芳團隊查詢資料，參加各種會議，訪問了許多研究所和企業(yè)，尋求合作。但這樣一個新穎的設(shè)計，卻多次被洽談合作的企業(yè)拒絕，理由五花八門。要么是“任務(wù)太忙”，要么是“沒聽說過，這一點兒都不靠譜”。

最終，經(jīng)過多次尋找和洽談，王貽芳團隊與一家研究所達成了合作意向。

開啟聯(lián)合攻關(guān)

科研人員駐扎到工廠，甚至把實驗室的設(shè)備也搬到了現(xiàn)場

然而，事情并不順利。過了3年時間，這項合作以失敗告終。

“我們做出來的樣管光子探測效率只達到5%，與30%的要求還相差很遠。”王貽芳說。

仔細復盤和分析后，王貽芳團隊認為，“不是設(shè)計思路不行，基本原理都已得到驗證，主要還是制作工藝不行。”找到關(guān)鍵問題后，他們又開始了新一輪的嘗試。

幸運的是，之前因為任務(wù)太忙沒能合作成功的一家企業(yè)——北方夜視技術(shù)股份有限公司（現(xiàn)為北方夜視科技（南京）研究院有限公司，以下簡稱“北方夜視”）又表示愿意來試一試。

“這家企業(yè)有微通道板的生產(chǎn)經(jīng)驗，雖然他們沒有做過光電倍增管，但他們有意愿和能力做這件事情。”王貽芳說，“我覺得這一點非常重要，關(guān)鍵是你是不是真的下決心愿意做一件前人沒有做過的事情。”

與此同時，王貽芳聽從專家建議引進了劉術(shù)林。劉術(shù)林在微通道板領(lǐng)域有著非常深厚的理論功底和技術(shù)積累，對相關(guān)產(chǎn)業(yè)界也十分熟悉，是國內(nèi)這方面的頂級專家。

2011年底，由中國科學院高能物理研究所牽頭，北方夜視、中國科學院西安光學精密機械研究所、中核控制系統(tǒng)股份有限公司和南京大學等單位組成的光電倍增管產(chǎn)學研合作組正式成立。合作組建立了全新的合作模式，制定了章程，并預(yù)先討論了未來如何確定成果和收益分配比例，以避免可能產(chǎn)生的爭議，同時鼓勵大家全力以赴，將來以貢獻論分配。

20英寸光電倍增管的研制，充滿著挑戰(zhàn)和不確定性。新的設(shè)計究竟能不能實現(xiàn)設(shè)想中的理想性能，只有努力了才知道。

接下來的幾年里，科研院所的科研人員與企業(yè)技術(shù)人員、工人密切合作，攻克了高量子效率的光陰極制備、微通道板及其組件制備與處理、低放射性本底無鉀大尺寸玻殼研制等多個技術(shù)難題。

據(jù)錢森回憶，當時中國科學院高能物理研究所小組把能調(diào)動的資源都調(diào)動起來，科研人員駐扎到工廠，甚至把北京實驗室的設(shè)備也搬到了南京和西安的生產(chǎn)現(xiàn)場。

“工廠工人一邊做樣品，科研人員就一邊在現(xiàn)場進行中間環(huán)節(jié)的測試，然后通過數(shù)據(jù)告訴他們哪個環(huán)節(jié)有問題，哪個方向值得改進，哪個工藝可能會更好。”錢森說，“這種緊密的合作方式，促使我們高效率解決了很多難題。”

歷經(jīng)4年艱苦卓絕的攻關(guān)，第一個20英寸樣管終于研制成功。這期間，合作組先后召開39次會議，進行了8次聯(lián)合攻關(guān)，完成了150多個研制階段的報告。

王貽芳說：“最終樣管光子探測效率達到了27%，距離30%的要求僅差3%。”

向產(chǎn)業(yè)化推進

實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，并不斷開發(fā)新的光電倍增管產(chǎn)品，應(yīng)用到更為廣闊的領(lǐng)域

此時，新的問題又來了。

達到要求的樣管只是樣管而已，關(guān)鍵是企業(yè)有沒有能力進行批量生產(chǎn)，能不能把上萬只20英寸的光電倍增管按時且保質(zhì)保量做出來？

2015年底，拿到訂單的北方夜視就立即行動了起來。

北方夜視總經(jīng)理孫建寧說：“公司2016年開始生產(chǎn)線建設(shè)，幾個月就建好了，其中的生產(chǎn)設(shè)備都是我們自主研發(fā)找廠家定制的。”

功夫不負有心人。2020年9月7日，北方夜視承擔的訂單任務(wù)按時完成，全部發(fā)貨到位于廣東的江門中微子實驗光電倍增管測試現(xiàn)場。

在光電倍增管研制、工程化和批量生產(chǎn)環(huán)節(jié)，全體合作組成員密切合作，不斷優(yōu)化工藝和提高成品率，使得探測效率由早期的27%穩(wěn)步提高到30%，成品率由原來的50%逐步提高到80%，達到電真空器件的國際領(lǐng)先水平。

王貽芳說：“我們得到了最好的光電倍增管，同時也得到了非常優(yōu)惠的價格。”

北方夜視也通過參與研制光電倍增管項目，開拓了新的領(lǐng)域和增長點，積累了技術(shù)和人才，甚至振興了國內(nèi)光電倍增管行業(yè)。

為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，光電倍增管合作組后續(xù)又不斷開發(fā)新的光電倍增管產(chǎn)品，應(yīng)用到核技術(shù)、醫(yī)療診斷、石油勘探、環(huán)境保護等更為廣闊的領(lǐng)域，帶動了上下游企業(yè)的發(fā)展。

如今，北方夜視已從一家原來純粹生產(chǎn)微通道板的企業(yè)，發(fā)展成為具有很強研發(fā)能力的高科技公司。

王貽芳說：“跟我們科研人員合作，企業(yè)也學會了如何做前人從來沒有做過的事情。科研人員和工程師在訓練方面有本質(zhì)的不同，兩者結(jié)合是最理想的技術(shù)發(fā)展模式之一。”

（歷經(jīng)11年自主研發(fā)，中國科學院高能物理研究所聯(lián)合團隊攻克光電倍增管核心技術(shù)，實現(xiàn)批量化生產(chǎn)——給探測器裝上國產(chǎn)“眼睛”）