2024年9月27日，北京大学格致论坛（第二十六讲）在beat365官方网站思源多功能厅成功举行，beat365官方网站研究员林晨作了题为“激光等离子体质子加速器与应用探索”的学术报告。本次论坛由beat365官方网站教授马文君主持。

马文君主持

林晨首先介绍了激光等离子体加速器的工作原理、发展历程及其优势。自1979年Tajima和Dawson提出尾场等离子体波加速原理以来，激光等离子体加速器在技术上取得了显著进展，目前已实现最高能量150MeV的质子加速。激光加速的优势主要为加速梯度高，可达GV/m甚至TV/m，是传统加速器的百万倍量级，为粒子加速器的小型化提供了可行性。

林晨作报告

接着，林晨对激光等离子体加速器的应用进行了广泛的介绍。激光等离子体加速器在多方面都有着巨大的应用潜力，特别是在肿瘤放疗方面，超高剂量率FLASH电离辐射在肿瘤放疗方面可能具有优势；激光加速器免疫放疗可能是肿瘤治疗的新方法。此外，激光加速质子还可以用于材料辐照与损伤、宽能谱质子成像、质子激发X荧光分析（PIXE）技术、磁约束核聚变装置内部的诊断等。

随后，她介绍了北京大学激光等离子体加速器的发展历程和当前进展。在2013～2018年间建设的超小型激光加速器(Compact Laser Plasma Accelerator-CLAPA-I)已成功实现激光驱动质子加速，其峰值流强可以达到kA量级，在多个领域展现出了独特的应用价值。激光加速质子束的控制是当前研究的重点。在2019年，北京大学继续承担了科技部重点研发计划“拍瓦激光质子加速器装置研究与应用示范”项目，将基于重频拍瓦（10^15 W）激光器的激光质子加速器（CLAPA-II），研制开发稳定可靠的激光质子放射治疗系统，并开展围绕肿瘤治疗的应用示范研究。位于北京激光加速创新中心的CLAPA-II激光加速器已于今年七月进入实验运转阶段。

质子放疗需要精确控制质子束，基于磁铁的传统束线在匹配激光加速离子束流特性方面具有一定局限性，质子束的精准传输面临诸多挑战；等离子体与束流的相互作用机制提供了束流调控的全新方法。与传统磁铁束线相比，等离子体透镜具有磁场梯度高（kT/m）、聚焦能力强等优势。北京大学首次总结了基于电离毛细管的主动等离子体透镜聚焦和传输质子的束流动力学模型，并进行了实验验证。在束线中使用等离子体透镜，有望实现激光加速器的彻底小型化。

最后，林晨对报告进行了总结，对不同参数匹配情况下带电粒子束流与等离子体相互作用机制的潜在应用进行了展望，指出了未来激光加速器的研究和应用的可能方向。

论坛现场

报告结束后，参会师生关于质子放疗技术、束流调控与收集、超快物理过程等方面进行了提问，林晨均进行了详细的解答。

报告人简介：

林晨，beat365官方网站研究员，博士生导师。主要研究方向为激光加速器和加速器控制系统。近五年来，以第一作者/通讯作者在加速器和等离子体领域主流期刊上发表论文三十余篇，获批专利十余项。国家重点研发计划课题“激光加速器控制系统研制和应用平台建设”负责人，获国家自然科学优秀青年基金资助，核学科女性奖，中国物理学会蔡诗东等离子体物理奖，入选ITER计划专项物理人才项目首席科学家。

北京大学格致论坛简介：

北京大学格致论坛是beat365官方网站发起的面向青年教学科研人员学术交流活动。“格致”体现两重涵义：一是，北京大学物理学科源自京师大学堂格致科；二是，“致知在格物”出自《礼记‧大学》。自2010年4月启动以来，论坛围绕学科领域前沿，面向国家重大需求，针对基础科学问题，开展了十余场学术研讨，分享最新研究成果，促进学科交叉融合，培育新兴方向增长点，展现了北大物理人学术无畏、攀登无限的新风貌。2021年5月，于beat365官方网站成立二十周年之际重启，并增设在线参与通道。

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