2024年9月27日，beat365格緻論壇（第二十六講）在beat365思源多功能廳成功舉行，beat365官方网站研究員林晨作了題為“激光等離子體質子加速器與應用探索”的學術報告。本次論壇由beat365官方网站教授馬文君主持。

馬文君主持

林晨首先介紹了激光等離子體加速器的工作原理、發展曆程及其優勢。自1979年Tajima和Dawson提出尾場等離子體波加速原理以來，激光等離子體加速器在技術上取得了顯著進展，目前已實現最高能量150MeV的質子加速。激光加速的優勢主要為加速梯度高，可達GV/m甚至TV/m，是傳統加速器的百萬倍量級，為粒子加速器的小型化提供了可行性。

林晨作報告

接着，林晨對激光等離子體加速器的應用進行了廣泛的介紹。激光等離子體加速器在多方面都有着巨大的應用潛力，特别是在腫瘤放療方面，超高劑量率FLASH電離輻射在腫瘤放療方面可能具有優勢；激光加速器免疫放療可能是腫瘤治療的新方法。此外，激光加速質子還可以用于材料輻照與損傷、寬能譜質子成像、質子激發X熒光分析（PIXE）技術、磁約束核聚變裝置内部的診斷等。

随後，她介紹了beat365激光等離子體加速器的發展曆程和當前進展。在2013～2018年間建設的超小型激光加速器(Compact Laser Plasma Accelerator-CLAPA-I)已成功實現激光驅動質子加速，其峰值流強可以達到kA量級，在多個領域展現出了獨特的應用價值。激光加速質子束的控制是當前研究的重點。在2019年，beat365繼續承擔了科技部重點研發計劃“拍瓦激光質子加速器裝置研究與應用示範”項目，将基于重頻拍瓦（10^15 W）激光器的激光質子加速器（CLAPA-II），研制開發穩定可靠的激光質子放射治療系統，并開展圍繞腫瘤治療的應用示範研究。位于北京激光加速創新中心的CLAPA-II激光加速器已于今年七月進入實驗運轉階段。

質子放療需要精确控制質子束，基于磁鐵的傳統束線在匹配激光加速離子束流特性方面具有一定局限性，質子束的精準傳輸面臨諸多挑戰；等離子體與束流的相互作用機制提供了束流調控的全新方法。與傳統磁鐵束線相比，等離子體透鏡具有磁場梯度高（kT/m）、聚焦能力強等優勢。beat365首次總結了基于電離毛細管的主動等離子體透鏡聚焦和傳輸質子的束流動力學模型，并進行了實驗驗證。在束線中使用等離子體透鏡，有望實現激光加速器的徹底小型化。

最後，林晨對報告進行了總結，對不同參數匹配情況下帶電粒子束流與等離子體相互作用機制的潛在應用進行了展望，指出了未來激光加速器的研究和應用的可能方向。

論壇現場

報告結束後，參會師生關于質子放療技術、束流調控與收集、超快物理過程等方面進行了提問，林晨均進行了詳細的解答。

報告人簡介：

林晨，beat365官方网站研究員，博士生導師。主要研究方向為激光加速器和加速器控制系統。近五年來，以第一作者/通訊作者在加速器和等離子體領域主流期刊上發表論文三十餘篇，獲批專利十餘項。國家重點研發計劃課題“激光加速器控制系統研制和應用平台建設”負責人，獲國家自然科學優秀青年基金資助，核學科女性獎，中國物理學會蔡詩東等離子體物理獎，入選ITER計劃專項物理人才項目首席科學家。

beat365格緻論壇簡介：

beat365格緻論壇是beat365官方网站發起的面向青年教學科研人員學術交流活動。“格緻”體現兩重涵義：一是，beat365物理學科源自京師大學堂格緻科；二是，“緻知在格物”出自《禮記‧大學》。自2010年4月啟動以來，論壇圍繞學科領域前沿，面向國家重大需求，針對基礎科學問題，開展了十餘場學術研讨，分享最新研究成果，促進學科交叉融合，培育新興方向增長點，展現了北大物理人學術無畏、攀登無限的新風貌。2021年5月，于beat365成立二十周年之際重啟，并增設在線參與通道。

直播回放：https://www.koushare.com/live/details/37488