通道电子倍增器（Channel Electron Multiplier，简称CEM），又称通道倍增器（Channeltron），是一种能够在真空环境下，将初级粒子（如电子、光子或离子）通过二次电子发射转换为电子雪崩的装置。其工作原理与二次电子倍增器类似，但不同之处在于，通道电子倍增器的管壁采用了具有特定电阻率的涂层，充当了连续分布的二次發射極（Dynode）。这种结构使其增益可达10^3至10^5，通过特殊设计甚至可达10^8。由于其产生的电子雪崩极易检测，通道电子倍增器常用于对初级粒子进行计数。
结构
通道电子倍增器通常由一根绝缘玻璃细管组成，其内表面覆盖有一层高阻薄膜，例如掺杂了氧化铋的鉛玻璃。细管开口端为阴极，另一端为阳极，两者之间的电阻约为10^8\ \Omega，管长与内径之比通常为70。工作电压约为3\ \text{kV}，在管轴方向产生电场。当初级粒子撞击阴极附近区域时，通常会产生多个二次电子。这些电子在电场作用下加速，撞击高阻内壁并产生三级电子，以此类推，最终形成电子雪崩并被阳极接收。
在通道电子倍增器内，产生的正离子会沿着与电子相反的方向向阴极加速。如果这些正离子撞击阴极附近，会诱发二次电子，从而引发同等强度的电子雪崩，造成伪信号。这种效应被称为“离子反馈”。为了有效抑制该效应，通道电子倍增器的玻璃管通常被设计为圆形或螺旋形：由于离子的质量远大于电子，其轨道与平行于管轴的电场线夹角较大，因此离子的运动路径较短，能量较低，难以产生足够的二次电子。此外，离子撞击点到阳极的距离也较短，因此无法形成明显的雪崩效应。
通道电子倍增器的暗计数（取决于真空条件）通常远低于每秒一次。通过选择合适的工作电压以及管长与内径之比，可以获得较窄的电子雪崩脉冲高度分布。对于高于约 10^4\ \text{s}^{-1}的计数率，脉冲高度会明显下降，这是因为通道电子倍增器可以被视为一个电容器，在发生电子雪崩后，其重新充电需要一定时间。过高的计数率可能导致高阻涂层过热，从而损坏通道电子倍增器。
与传统的二次电子倍增器相比，通道电子倍增器的缺点在于其连续分布的二次发射极无法单独接线。在传统倍增器中，末级打拿极通常通过电容电路进行保护，以防止电压崩溃，而通道电子倍增器无法做到这一点。因此，在高速脉冲负载下，通道电子倍增器会出现相对较大的死时间（可达15\ \mu\text{s}），直到电压恢复。
通道电子倍增器的具体构造形式多样，例如带有输入锥口的螺旋管型，这种设计改善了发射几何形状，并最大限度地减少了由撞击管壁产生的反向离子造成的有害回声。如今，常采用嵌入陶瓷中的紧凑型正弦波纹通道电子倍增器（如Ceratron）。微通道板可以看作是该技术的一种进一步发展：它由许多直径仅为几微米的微通道组成，每个微通道的工作原理都与通道电子倍增器相同。
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参考
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