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目前，光電倍增管已成為多種精密測量儀器的核心器件，廣泛應用于高精度要求的光度測量，包括冶金、電子、機械、化工、地質勘探、醫療、生物醫藥、生命科學、核工業、環境監測、軍事等領域。以下介紹的是一些比較典型的例子：

醫學診斷常用的X光機中就有光電倍增管的身影。如何才能自動控制膠片的X光曝光量呢？在X光到達膠片之前，用一個含有磷的屏幕將X光轉換成可見光，用光電倍增管接收這個光信號，設定信號積分值達到預定標準時給出信號，可及時切斷X光源，保證膠片得到準確的曝光量，這個裝置被稱為X光時間計。

醫學診斷用的正電子發射斷層掃描儀（PET）基于一種可顯示生物分子代謝、受體及神經介質活動的新型影像技術。檢查時將某種生命代謝中*物質，如：葡萄糖、蛋白質、核酸或脂肪酸標記上短壽命的放射性核素注入人體。短壽命放射性核素在衰變過程中釋放出正電子，而正電子在行進的短距離內（十分之幾毫米至幾毫米）即可遇到一個電子發生湮滅而產生一對光子。儀器中的光電倍增管（或者其它替代的光電探測器件）能靈敏地捕捉到產生的光子，由計算機進行數據處理后可得到受檢體的放射性示蹤劑分布圖，廣泛用于多種疾病的診斷與鑒別診斷、病情判斷、療效評價等方面。