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

　　該項(xiàng)目將基于重頻拍瓦激光器的激光質(zhì)子加速器，研制開(kāi)發(fā)穩(wěn)定可靠的激光質(zhì)子放射系統(tǒng)，并開(kāi)展圍繞腫瘤的應(yīng)用示范研究，經(jīng)過(guò)臨床測(cè)試及醫(yī)學(xué)認(rèn)證，終完成滿足醫(yī)院需求的激光質(zhì)子放療產(chǎn)品樣機(jī)，并逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

　　項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、北京大學(xué)物理學(xué)院副院長(zhǎng)、核物理與核技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任顏學(xué)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(qiáng)度靜電場(chǎng)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(jí)，產(chǎn)生的質(zhì)子束具有寬能譜、脈沖短（皮秒量級(jí)）、源尺寸�。ㄎ⒚祝┘澳芰哭D(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)。利用高磁場(chǎng)梯度的超小型脈沖磁鐵對(duì)靶后質(zhì)子流進(jìn)行收集與控制，可獲得與傳統(tǒng)加速器品質(zhì)相當(dāng)?shù)膯文芑驅(qū)捵V質(zhì)子束流。”

　　“激光加速器在設(shè)需求空間、安裝難度、運(yùn)行和維護(hù)成本、輻射防護(hù)難度、系統(tǒng)復(fù)雜程度等方面有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。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(chǎng)，能夠大幅降低癌癥患者的費(fèi)用，推動(dòng)質(zhì)子放療在我國(guó)的普及�！�

　　早在十多年前，北大科研團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始在激光加速器領(lǐng)域的不懈求索。鋼板下料2008年，顏學(xué)慶團(tuán)隊(duì)提出了激光穩(wěn)相光壓方法加速離子的原理。2010年，顏學(xué)慶從德國(guó)馬普量子光學(xué)所訪學(xué)歸來(lái)，深感中國(guó)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(shí)驗(yàn)室。2012年，陳佳洱院士、顏學(xué)慶教授領(lǐng)銜的項(xiàng)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(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)開(kāi)發(fā)專項(xiàng)立項(xiàng)。

　　顏學(xué)慶教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)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(shí)產(chǎn)權(quán)的超小型激光離子加速器設(shè)研發(fā)為突破口，在2012至2017五年間開(kāi)展了高梯度激光離子加速器的研制工作，在攻克“高對(duì)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(dòng)超高流強(qiáng)離子束傳輸”等一系列關(guān)鍵技術(shù)后，建成國(guó)際首臺(tái)1%～5%能散、能量（3～15 MeV）和電量（

　　<2～30 pc/束團(tuán)）可調(diào)的激光質(zhì)子加速器與輻照裝置。鑒于證實(shí)了激光加速器可以實(shí)現(xiàn)束流單能性、穩(wěn)定性和可控性，鋼板下料實(shí)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(xiàng)工作被授予2019年世界加速器物理大會(huì)hogil kim加速器獎(jiǎng)。

　　2018年北大120周年校慶前夕，習(xí)總書記到北大考察，在顏學(xué)慶團(tuán)隊(duì)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(xì)詢問(wèn)這一裝置的原理、應(yīng)用領(lǐng)域和成果等。

　　“從樣機(jī)的建造到不斷完善，并建成臺(tái)真正的激光質(zhì)子加速器，整個(gè)過(guò)程都是我們中國(guó)人自己完成的�！�

　　2019年12月，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重大科學(xué)儀器設(shè)開(kāi)發(fā)”重點(diǎn)專項(xiàng)“拍瓦激光質(zhì)子加速器裝置研究與應(yīng)用示范”項(xiàng)目正式批復(fù)。項(xiàng)目將針對(duì)腫瘤需求，突破拍瓦級(jí)激光器、高對(duì)比度和高光強(qiáng)激光品質(zhì)控制、拍瓦級(jí)激光器高重頻自動(dòng)化打靶、先進(jìn)納米靶材高品質(zhì)大批量制、百兆電子伏量級(jí)高能質(zhì)子產(chǎn)生、超高流強(qiáng)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(jì)劃系統(tǒng)等一系列關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、核心部件國(guó)產(chǎn)化的激光質(zhì)子放療系統(tǒng)，并開(kāi)發(fā)相關(guān)軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)子放射腫瘤。

　　科學(xué)儀器設(shè)研發(fā)不同于基礎(chǔ)研究，不僅需要集合優(yōu)勢(shì)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(dòng)人力、物力和財(cái)力等相關(guān)資源。為此，根據(jù)《國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃管理暫行辦法》的規(guī)定，北京大學(xué)作為項(xiàng)目牽頭承擔(dān)單位，協(xié)助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組建了總體專家組、技術(shù)專家組以及用戶專家委員會(huì)，相關(guān)職能部門全力“保駕護(hù)航”。

　　前期，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)就技術(shù)路線、分工安排、時(shí)間節(jié)點(diǎn)、管理機(jī)制等多次組織詳細(xì)討論與充分溝通，目前已確定具體實(shí)施方案，并建立了周密嚴(yán)格的項(xiàng)目組織管理機(jī)制。

　　項(xiàng)目根據(jù)關(guān)鍵科技問(wèn)題設(shè)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(yīng)用平臺(tái)、鋼板下料質(zhì)子劑量驗(yàn)證與計(jì)劃系統(tǒng)五個(gè)課題。

　　在北京市人民政府和北京市發(fā)展和改革委員會(huì)的大力支持下，項(xiàng)目將落地位于懷柔科學(xué)城核心區(qū)的激光加速創(chuàng)新中心，建設(shè)激光加速器研究平臺(tái)——這里不僅將成為項(xiàng)目“主戰(zhàn)場(chǎng)”，更將成為團(tuán)隊(duì)內(nèi)外專家學(xué)者進(jìn)行開(kāi)拓性研究，促進(jìn)激光加速器與能源、鋼板下料空間、生物以及材料等學(xué)科交叉融合的研發(fā)中心，也為國(guó)家“十四五”激光大科學(xué)裝置研發(fā)奠定必要的技術(shù)基礎(chǔ)。

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

　　從2019年12月立項(xiàng)到2030年11月完成，項(xiàng)目全周期分為三個(gè)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(jī)”“建成基于激光加速器質(zhì)子放療工程樣機(jī)”“構(gòu)建激光加速大科學(xué)裝置”“激光系統(tǒng)關(guān)鍵器件實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化”“完成產(chǎn)品定型”“通過(guò) CFDA 認(rèn)證”等一座座“里程碑”，實(shí)現(xiàn)技術(shù)成熟度達(dá)到9級(jí)、鋼板下料核心部件國(guó)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(xiàng)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(jià)和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等方面具有巨大的潛力。“屆時(shí)，市一級(jí)三甲醫(yī)院無(wú)需大規(guī)模改建，均有條件配置，”顏學(xué)慶教授這樣預(yù)期，“質(zhì)子放療所需的費(fèi)用也會(huì)顯著降低，能造福更廣大的癌癥患者。”
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