鋼板下料可獲得與傳統(tǒng)加速器品質(zhì)相當?shù)膯文?/h1>

　　該項目將基于重頻拍瓦激光器的激光質(zhì)子加速器，研制開發(fā)穩(wěn)定可靠的激光質(zhì)子放射系統(tǒng)，并開展圍繞腫瘤的應用示范研究，經(jīng)過臨床測試及醫(yī)學認證，終完成滿足醫(yī)院需求的激光質(zhì)子放療產(chǎn)品樣機，并逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

　　項目負責人、北京大學物理學院副院長、核物理與核技術(shù)國家重點實驗室副主任顏學慶教授介紹：

　　“激光加速器利用超高峰值功率的脈沖激光與靶材相互作用產(chǎn)生的瞬態(tài)高強度靜電場加速質(zhì)子，僅需數(shù)百微米就可將質(zhì)子加速到百兆電子伏量級，產(chǎn)生的質(zhì)子束具有寬能譜、脈沖短（皮秒量級）、源尺寸�。ㄎ⒚祝┘澳芰哭D(zhuǎn)換效率高等特點。利用高磁場梯度的超小型脈沖磁鐵對靶后質(zhì)子流進行收集與控制，可獲得與傳統(tǒng)加速器品質(zhì)相當?shù)膯文芑驅(qū)捵V質(zhì)子束流。”

　　“激光加速器在設需求空間、安裝難度、運行和維護成本、輻射防護難度、系統(tǒng)復雜程度等方面有獨特優(yōu)勢。基于激光加速器的激光質(zhì)子放療系統(tǒng)一旦研制成功，將可以安裝在各大醫(yī)院現(xiàn)場，能夠大幅降低癌癥患者的費用，推動質(zhì)子放療在我國的普及�！�

　　早在十多年前，北大科研團隊就開始在激光加速器領(lǐng)域的不懈求索。鋼板下料2008年，顏學慶團隊提出了激光穩(wěn)相光壓方法加速離子的原理。2010年，顏學慶從德國馬普量子光學所訪學歸來，深感中國的醫(yī)療、生物等領(lǐng)域亟需激光加速器的助力，于是著手籌建立激光加速器實驗室。2012年，陳佳洱院士、顏學慶教授領(lǐng)銜的項目“超小型激光離子加速器及其關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”獲得國家重大科學儀器設開發(fā)專項立項。

　　顏學慶教授領(lǐng)導的團隊基于原創(chuàng)的激光穩(wěn)相光壓加速新方法，以具有自主知識產(chǎn)權(quán)的超小型激光離子加速器設研發(fā)為突破口，在2012至2017五年間開展了高梯度激光離子加速器的研制工作，在攻克“高對比度高功率飛秒激光”“自支撐納米薄膜靶”“激光等離子體透鏡”“激光驅(qū)動超高流強離子束傳輸”等一系列關(guān)鍵技術(shù)后，建成國際首臺1%～5%能散、能量（3～15 MeV）和電量（

　　<2～30 pc/束團）可調(diào)的激光質(zhì)子加速器與輻照裝置。鑒于證實了激光加速器可以實現(xiàn)束流單能性、穩(wěn)定性和可控性，鋼板下料實現(xiàn)了從激光加速到激光質(zhì)子加速器的關(guān)鍵性跨越，該項工作被授予2019年世界加速器物理大會hogil kim加速器獎。

　　2018年北大120周年校慶前夕，習總書記到北大考察，在顏學慶團隊用3D打印技術(shù)呈現(xiàn)的激光加速器原型裝置（1:10比例）前駐足，詳細詢問這一裝置的原理、應用領(lǐng)域和成果等。

　　“從樣機的建造到不斷完善，并建成臺真正的激光質(zhì)子加速器，整個過程都是我們中國人自己完成的。”

　　2019年12月，國家重點研發(fā)計劃“重大科學儀器設開發(fā)”重點專項“拍瓦激光質(zhì)子加速器裝置研究與應用示范”項目正式批復。項目將針對腫瘤需求，突破拍瓦級激光器、高對比度和高光強激光品質(zhì)控制、拍瓦級激光器高重頻自動化打靶、先進納米靶材高品質(zhì)大批量制、百兆電子伏量級高能質(zhì)子產(chǎn)生、超高流強消色散質(zhì)子束傳輸、大能散質(zhì)子束能譜剪裁、激光質(zhì)子束頭、面向激光質(zhì)子束的放療計劃系統(tǒng)等一系列關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、核心部件國產(chǎn)化的激光質(zhì)子放療系統(tǒng)，并開發(fā)相關(guān)軟件和數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)質(zhì)子放射腫瘤。

　　科學儀器設研發(fā)不同于基礎研究，不僅需要集合優(yōu)勢科研和技術(shù)力量協(xié)同，還需高度統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，充分調(diào)動人力、物力和財力等相關(guān)資源。為此，根據(jù)《國家重點研發(fā)計劃管理暫行辦法》的規(guī)定，北京大學作為項目牽頭承擔單位，協(xié)助項目團隊組建了總體專家組、技術(shù)專家組以及用戶專家委員會，相關(guān)職能部門全力“保駕護航”。

　　前期，項目團隊就技術(shù)路線、分工安排、時間節(jié)點、管理機制等多次組織詳細討論與充分溝通，目前已確定具體實施方案，并建立了周密嚴格的項目組織管理機制。

　　項目根據(jù)關(guān)鍵科技問題設置了重頻高功率飛秒激光系統(tǒng)、激光質(zhì)子束加速及診斷系統(tǒng)、質(zhì)子束流配送系統(tǒng)及頭、激光加速器控制系統(tǒng)和應用平臺、鋼板下料質(zhì)子劑量驗證與計劃系統(tǒng)五個課題。

　　在北京市人民政府和北京市發(fā)展和改革委員會的大力支持下，項目將落地位于懷柔科學城核心區(qū)的激光加速創(chuàng)新中心，建設激光加速器研究平臺——這里不僅將成為項目“主戰(zhàn)場”，更將成為團隊內(nèi)外專家學者進行開拓性研究，促進激光加速器與能源、鋼板下料空間、生物以及材料等學科交叉融合的研發(fā)中心，也為國家“十四五”激光大科學裝置研發(fā)奠定必要的技術(shù)基礎。

　　“本項目作為科技部重大創(chuàng)新舉措，鋼板下料是個執(zhí)行十一年的項目，充分體現(xiàn)了國家對于科技創(chuàng)新的決心和毅力�！鳖亴W慶教授深有感觸地說。

　　從2019年12月立項到2030年11月完成，項目全周期分為三個研發(fā)階段，將鑄造“建成束流穩(wěn)定可靠的重頻百兆電子伏激光質(zhì)子放療原理樣機”“建成基于激光加速器質(zhì)子放療工程樣機”“構(gòu)建激光加速大科學裝置”“激光系統(tǒng)關(guān)鍵器件實現(xiàn)國產(chǎn)化”“完成產(chǎn)品定型”“通過 CFDA 認證”等一座座“里程碑”，實現(xiàn)技術(shù)成熟度達到9級、鋼板下料核心部件國產(chǎn)化的激光質(zhì)子放療產(chǎn)品，并形成以企業(yè)為主體的緊密型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

　　項目結(jié)束后，激光質(zhì)子放療系統(tǒng)的產(chǎn)品性能可媲美現(xiàn)有傳統(tǒng)質(zhì)子系統(tǒng)水平，而在降低體積，造價和運行維護費用等方面具有巨大的潛力�！皩脮r，市一級三甲醫(yī)院無需大規(guī)模改建，均有條件配置，”顏學慶教授這樣預期，“質(zhì)子放療所需的費用也會顯著降低，能造福更廣大的癌癥患者。”
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