想要看到中微子？那就得瞪大”眼睛“啦！1979年的一天，滨松公司前任社长昼马辉夫出现在了东京大学理学部教授小柴昌俊的研究室。这次的会面，是为了小柴教授委托开发大口径光电倍增管（photomultiplier tube，简称PMT）一事。小柴教授是当时日本探测质子衰变实验计划的核心人物。
关于质子衰变，虽然对它的预言曾出现在大统一理论中，但还从未得到过确切的实验证明，而切实地将它证实就是小柴教授研究团队本次实验的目标。
在筹备实验关键的探测器——PMT时，通过反复的考量，小柴教授的脑海里最终出现了一个大胆的想法。“你能帮我生产出直径为25英寸的光电倍增管吗？”会面时，小柴教授向昼马社长问道。
这里先要知道一点背景信息，在那时，8英寸的PMT已经算是大口径的管子了，除了英国的一家公司已经对该类产品进行了开发外，滨松也是在同年春天，才刚刚开始试制5英寸和8英寸PMT。而25英寸则相当于当时电视显像管一般的大小，可见这样的要求足以让人惊讶到瞪大眼睛了。
那时，美国IMB也同样在推进质子衰变探测的实验计划。其使用的探测器是由数千个5英寸PMT组成，规模是小柴教授团队实验计划的数倍以上。因此，为了更早地取得实验成果，并在规模上弥补劣势，小柴教授的团队把提高质子衰变的探测精度作为其实验课题的重点，于是也就有了大口径PMT的开发委托。
契伦科夫光非常微弱，因此难以探测。而一个20英寸PMT的受光面面积是IMB计划的5英寸管子受光面积的16倍，因此平均一只20英寸的管子就可多进入16倍的光子。若是在同等性能下，口径越大的PMT就可能产生更大的信号，进而可提高探测精度。
“虽然不知道能不能做，暂且试着做做看。”虽然原本因与目标要求相差悬殊，想要拒绝小柴教授请求的昼马社长，在受教授热忱的科研精神所感染，并经过深思熟虑后，做出了最后的决断。就这样，20英寸的PMT也揭开了诞生的序幕。
1979年12月，此项研发在滨松公司内正式进入计划阶段。技术部电子管组负责电子轨道的设计，测定以及评估工作由同部门的基础计测组负责，而全部工作由研发生产经验丰富的电子管第5制造部进行整体把控。在讨论使用硬质玻璃、厚度精度的均一性等重要事项后，团队最终将管子的尺寸定为20英寸直径（约50cm）。而接下来，他们将面临的则是PMT制造史上史无前例的挑战。
在神冈实验中，20英寸PMT的主要任务是将微弱的契伦科夫辐射转变为光电子，并将其放大107倍后输出电信号。为了能够更好地捕捉从各个角度飞射出的契伦科夫辐射，并满足探测效率高、耐水压、以及时间分辨性好的要求，PMT的球面最后确定制成稍稍按压后的橄榄球（半球）形状。
此外，为了兼顾大尺寸和高速响应的需求，待解决的技术问题还有很多，如光阴极面到电极的电子轨道要尽量保持相同的距离、在如此巨大的玻璃面上均匀地蒸着碱金属光阴极面等等。为了解决这些问题，滨松公司各技术部门的“集结号”吹响了。
真空玻璃管的材料和封装考虑到质子衰变实验中PMT需长时间浸入水中，对其耐水性、膨胀系数、抗压性等方面都有着特殊且较高的要求。通过反复的斟酌，真空玻璃管最终采用了HARIO32材料，其具有极佳的耐水性，膨胀系数只有32，且硬度较高，是烧瓶、微波炉上常用材料。但在PMT中使用尚属首次。
20英寸PMT的试制是从1980年10月开始的。试制过程中，真空玻璃管和芯柱的封口作业是研发团队遇到的最大问题。滨松公司也派出了当时玻璃加工的第一人来指挥工作。因为密封口直径有10英寸之大，且管壁又硬又厚，所以普通的气体火头很难完成封口和退火作业，需要10头氢气火头以及一个巨大的玻璃旋转台连用才能完成。
在这过程中，又有一个难题摆在了面前，即封口作业的高温高热会使电极发生氧化，导致增益降低。研制人员试图通过缩短退火时间来解决这个问题，但在操作时，密封口两侧约5cm的部位产生了变形和裂痕。最后通过不断改善缩短退火时间的方法，并同时将管壁的厚度降到4mm并保持均匀，这个难题才得到解决，每支玻璃管的封口作业需要约1个小时的时间。
本次选用的HARIO32具有坚固且不易破裂的特性，虽然十分符合20英寸PMT应用环境的要求，但要用此材料吹出4mm均匀厚度的玻璃真空管却是不容易的。吹制玻璃管是一项对经验要求很高的工作，真空玻璃管的技术员最终成功解决厚度和均匀度问题，也是凭借了长时间工作经验的积累。至此，基本的真空玻璃管供应问题迎刃而解，奠定了20英寸PMT稳定供应的前提。
为了保证该真空玻璃管的抗压能力，除了在防水铸膜上投入了不少精力外，团队还设计了一个抗压能力测试。通过反复测试和改良，最后的实验结果表明，所研制的管子可承受8个大气压以上的压力，完全可胜任3000吨纯水压力之下的工作。另外，考虑到运输过程中可能会发生的意外破损，掉落实验也成为了测试中的一环，目的是了解真空玻璃管破碎后的状况，并保证及时反应。
通过实验发现，在管子表面覆盖一层塑料，既可防止玻璃碎片的飞溅，又可保证破碎声音的传出，进而提醒相关人员进行检查和更换。
PMT直径有20英寸那么大，光阴极是否得以顺利制作，研究团队每一个成员的心里都敲着鼓。在第一支PMT完成之前的每天，大家时刻保持着紧张状态。而且，许多作业如锑金属的蒸着，除了全部依靠技术作业员的眼睛和专业判断外，也没有其他更多的方法了。
在开发新的PMT时，往往难以抓住光阴极制作的活化条件，失败固然是家常便饭。但幸运的是，20英寸PMT从开发出的第一支管子开始，就超过400nm处量子效率为20%的目标，到第2支时增益也一下子就突破了106倍。这样一来，开发任务的一大半便已完成了。值得一提的是，在滨松开发PMT的历史中，这样大口径的产品只试制了几支就“修成正果”的实属少有。
研制虽然在辛苦和紧张中度过，但也不失乐趣和感动。光阴极制作过程中氧气放电产生令人赏心悦目的绚烂颜色；锑蒸着后与钾发生反应并瞬间变成理想光阴极的漂亮颜色时，排气台一旁发出的阵阵欢呼声，这一幕幕动人的情景，也都成为这一程路上陪伴研发团队的美丽星光。
小柴教授除对该PMT的时间特性要求极高（2ns）外，光电子的收集效率也要有所提高。因此在电子轨道研发过程中，开发人员对电极进行了精密的设计。此外，还着重关注了光电子从光阴极各位置以及不同入射角入射到第一倍增极的渡越时间差异。虽然团队在最后没能达到2ns的最高要求，但试制品依然实现3.3ns的优秀记录。
20英寸PMT的电极总体重量超过了2kg，这是以往PMT无从比拟的。为了削减成本，电极上使用的不锈钢选用了更便宜的一般洗手台所用材料，来替代以往高价的电子管用非磁性不锈钢。这也是除了HARIO32以外又一次选用的异于常规的材料。
为了更长久的耐震性，除了使用7mm的不锈钢板将电极牢牢固定外，还使用了大型的板弹簧，并将芯柱引线的上部用玻璃环进一步强化；为了提高均一性，75mm*75mm百叶窗型的倍增极从电极中心出发对称排开；电极锑金属蒸着方面，技术人员选用了一种通过证实可提高电极灵敏度的方法，收效显著。
这些技术并不是一下子就凭空具有的，而是融合了滨松之前20多年PMT的研发经验，而这些经验也在本次研发中得到进一步的发展和升华。
为了评估试制管的特性，研究团队制作了配有单色仪和LED的大型暗箱。特性的测试也给改进工作不少帮助。如通过测试，发现了最初试制管阳极灵敏度的均一性不理想，进而变更了第1及第2倍增极的形状和组合，改善的效果立竿见影。
另外，正如前文提到的，小柴教授的团队一开始是将时间特性作为关键因素，但在开发进入后半期时，为了区分电子和μ介子，提高单光子分辨率的需求也凸显了出来。另外，信噪比也成为当时关注较多的问题。20英寸PMT采用的是百叶窗型倍增极，其收集效率相对较低，因此产生的信号也偏小。但是研究人员发现，神冈实验的水温较低，此环境下PMT的暗电流会降低，信噪比在可接受范围内，所以在使用上没有问题。
在试制的过程中，除了努力达到计划中的要求，许多意料之外的问题也是团队需要面对的。也就是在这样不断地反复中，20英寸PMT的研制也逐渐接近了成功。
1981年1月，第一支试制管成功交付。次月，本次20英寸PMT的研发工作宣布圆满结束，型号为R1449。
不久后，东京大学高能研究所在报纸上公布了20英寸PMT开发完成的消息，消息一出便获得了高度关注，轰动一时。而正式的生产工作也在这样热烈的注目下开始了。
隶属于滨松公司电子管事业部的丰冈制作所第7部门负责了此次的生产，前后投入了约30名员工到该项目中，在生产的初期，虽然依然困难重重，但总合格率也很快达到70%，并在同年7月完成了交付。
1982年8月，1050个20英寸PMT正式投入到了“神冈实验”的使用中。东京大学研究质子衰变的“神冈实验”设在岐阜县神冈町的神冈矿山地下1000米处，在人工挖建的大水槽内侧墙壁、底部、顶端都安装上了R1449。这一支支为了捕捉质子衰变可贵瞬间的“大眼睛”，在这里开启了它们新的“征程”。与此同时，在滨松公司内，关于这些“大眼睛”的新一轮研发，也再一次拉开了帷幕。
那么，新一轮的研发是为了什么？新的20英寸PMT会有着怎样的变化？ 又出现了哪些新的挑战？敬请继续关注最后一期的“中微子探测的一万支‘眼睛’的故事”。