1903年有人發(fā)現(xiàn) α粒子照射在硫化鋅粉末上可產(chǎn)生熒光的現(xiàn)象。1911年，盧瑟福將玻璃面上涂一層硫化鋅的觀測(cè)屏用于α 粒子散射實(shí)驗(yàn)，通過(guò)屏上的熒光閃爍，證實(shí)原子的核結(jié)構(gòu)。

　　

1929年科勒（L.R.Koehler）制成了第一種實(shí)用光電陰極——銀氧銫陰極，從此出現(xiàn)了光電管（phototube）。1934年庫(kù)別茨基（Leonid Aleksandrovitch Kubetsky，1906-1959）提出了光電倍增管雛形。1939年茲沃雷金（V.K.Zworykin,1889-1982）制成了實(shí)用的光電倍增管。

　　

光電倍增管（PhotoMultiplier Tube）利用電子次級(jí)發(fā)射的倍增放大作用以測(cè)量弱光強(qiáng)度，是靈敏度極高，響應(yīng)速度極快的光探測(cè)器。這種掃描器件實(shí)際上是一種電子管，感光的材料主要是金屬銫的氧化物，其中并摻雜了其他一些活性金屬（例如鑭系金屬）的氧化物進(jìn)行改性，以提高靈敏度和修正光譜曲線，用這材料制成的光電陰極射線管，在光線的照射下能夠發(fā)射電子，稱為光電子，它經(jīng)柵極加速放大后沖擊陽(yáng)極，最終形成了電流。 

 

位于日本神岡的Super-Kamiokande位于地下一千米深的神岡礦山下，注入了50000噸純水的超大水缸，其內(nèi)層布滿了11200顆光電倍增管。當(dāng)中微子與水中的電子發(fā)生電子散射時(shí)，中微子的能量便會(huì)傳給電子或經(jīng)反應(yīng)制造出的μ子，而這些帶電粒子因?yàn)槠湫羞M(jìn)速度超過(guò)光在水中的速度，使得它們會(huì)在行進(jìn)方向幅射出一錐狀的電磁波，也就是所謂的Cerenkov 光錐，而這些光錐就會(huì)在表面的探測(cè)器上留下一圈圈的訊號(hào)。Super-Kamiokande 1998年憑借測(cè)量大氣層中微子的比例而間接驗(yàn)證了中微子振蕩的效應(yīng)，并給出大氣層中微子的質(zhì)量平方差，東京大學(xué)教授小柴昌俊便是因?yàn)轭I(lǐng)導(dǎo)此實(shí)驗(yàn)而榮獲2002年諾貝爾物理獎(jiǎng)。

Super-Kamiokanden內(nèi)部的PMT陣列

　　 

金屬封裝、多通道結(jié)構(gòu)代表了光電倍增管最新的研究進(jìn)展，每個(gè)通道都是一個(gè)獨(dú)立的電子倍增器（右圖）。其優(yōu)點(diǎn)是量子效率高，靈敏度高，響應(yīng)速度高，探測(cè)波長(zhǎng)向紅外延伸。有效光電面積大，采用平板化、多陽(yáng)極技術(shù)后做到小型化且具有二維高分辨率。降低了暗電流和自身噪聲，減少放射性物質(zhì)。將電子管真空技術(shù)與半導(dǎo)體技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)、電子軌道技術(shù)和周邊電路技術(shù)相結(jié)合。除了高能物理實(shí)驗(yàn)、宇宙線實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域，光電倍增管在光譜學(xué)、質(zhì)量光譜學(xué)與固體表面分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物技術(shù)、醫(yī)療檢查、射線測(cè)定、資源調(diào)查、工業(yè)計(jì)測(cè)、 攝影印刷、激光、等離子體探測(cè)等方面得到了廣泛應(yīng)用。

　　

　　

1947年美國(guó)的科爾特曼（J.W.Coltman）和美籍德國(guó)物理學(xué)家卡爾曼（Hartmut Kallmann,1890~）證實(shí)，由閃爍體、光電倍增管和電子儀器組成的閃爍計(jì)數(shù)器（scintillation counter）可用于探測(cè)射線，且效率比蓋革計(jì)數(shù)器高。

　　

閃爍計(jì)數(shù)器由閃爍體、光的收集部件和光電轉(zhuǎn)換器件三個(gè)主要部分組成。由于很多物質(zhì)都可以在粒子入射后而受激發(fā)光，閃爍體可以是固體、液體或氣體，按化學(xué)性質(zhì)可分為無(wú)機(jī)閃爍體和有機(jī)閃爍體兩大類。

　　

無(wú)機(jī)閃爍體—固體的無(wú)機(jī)閃爍體一般是指含有少量混合物（激活劑）的無(wú)機(jī)鹽晶體，純無(wú)機(jī)鹽晶體加了激活劑后能明顯提高發(fā)光效率。最常用的無(wú)機(jī)晶體是用鉈激活的碘化鈉晶體，即碘化鈉（鉈），最大可做到直徑 500毫米以上。它有很高的發(fā)光效率和對(duì)γ射線的探測(cè)效率。其他無(wú)機(jī)晶體還有碘化銫（鉈）、碘化鋰（銪）、硫化鋅（銀）等，各有特點(diǎn)。新出現(xiàn)的有鍺酸鉍等。氣體和液體的無(wú)機(jī)閃爍體，多用惰性氣體及其液化態(tài)制成、如氙、氪、氬、氖、氦等。

　　

有機(jī)閃爍體—有機(jī)閃爍體大多屬于苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳香族碳?xì)浠衔?，可分為有機(jī)晶體閃爍體、液體閃爍體和塑料閃爍體。有機(jī)晶體主要有蒽、茋、萘等，具有較高的熒光效率，但體積不易做得很大。液體閃爍體和塑料閃爍體都由溶劑、溶質(zhì)和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換劑組成，所不同的是塑料閃爍體的溶劑在常溫下為固態(tài)。還可將被測(cè)的放射性樣品溶于液體閃爍體內(nèi)，這種“無(wú)窗”的探測(cè)器能有效地探測(cè)能量很低的射線。液體和塑料閃爍體易于制成各種不同形狀和大小。塑料閃爍體還可以制成光導(dǎo)纖維，便于在各種幾何條件下與光電器件耦合。 

　　

閃爍計(jì)數(shù)器的優(yōu)點(diǎn)是效率高，有很好的時(shí)間分辨率和空間分辨率，時(shí)間分辨率達(dá)10-9秒，空間分辨率達(dá)毫米量級(jí)。它不僅能探測(cè)各種帶電粒子，還能探測(cè)各種不帶電的核輻射；不僅能探測(cè)核輻射是否存在，還能鑒別它們的性質(zhì)和種類；不但能計(jì)數(shù)，還能根據(jù)脈沖幅度確定輻射粒子的能量。閃爍探測(cè)器的能量分辨率雖不如半導(dǎo)體探測(cè)器好，但對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)。特別是有機(jī)閃爍體的定時(shí)性能，中子、γ分辨能力和液體閃爍的內(nèi)計(jì)數(shù)本領(lǐng)均有其獨(dú)具的優(yōu)點(diǎn)，在核物理和粒子物理實(shí)驗(yàn)、同位素測(cè)量和放射性監(jiān)測(cè)中應(yīng)用十分廣泛。二十世紀(jì)六十年代后，它又成為X射線天文學(xué)和γ射線天文學(xué)中的重要觀測(cè)儀器。

　　

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