超短激光脉冲技术可将质子束能量翻倍

　　上海质子重离子医院讯：日本大阪大学(Osaka University)牵头的试验证实，超短激光脉冲技术能够用于新型质子治疗系统。通过将超短激光脉冲融合在一起，制造出持续时间更长的脉冲激光，就能使用强度比理论上小100倍的激光获得高能带电粒子，该研究结果挑战了传统的理论模型，并于近期发表在了Nature杂志Scientific Reports上。

　　这一研究是使用大阪大学的Laser for Fast Ignition Experiments (LFEX)设备产生的超短脉冲激光完成的。LFEX设备拥有4个高能激光束，研究人员使用镜子将这些激光束集中在一个点上，直接对一个超薄铝箔进行照射，产生带电粒子云，即等离子体。每个激光束的强度是阳光的1018倍，一般来说这种强度只能维持很短一段时间，这也是为迄今为止关于超过1皮秒的脉冲激光的研究很难进行的原因。

　　“使用多个脉冲激光制造出一个持续时间更长的脉冲加热电子等离子体，能够实现使用低强度激光获得高能带点粒子。”研究第一作者Akifumi Yogo说。“通过精确计算4个束流的发射时间，我们能够高效的按顺序发射持续时间更长的脉冲，且保证每一个脉冲的强度相同。”研究的联合作者Hiroshi Azechi表示。

　　使用高对比度、持续时间超过1皮秒的脉冲激光制造质子加速器的优势是：通过将脉冲时长从1.5皮秒延长到6皮秒，所获得质子的能量能够翻倍，从13MeV提高到33MeV，这一研究结果或将有助于未来质子治疗技术的进步。

　　脉冲激光与质子治疗技术相关的研究一直层出不穷，如何使用激光获得能量集中、足够强大可以用于肿瘤治疗的质子束用于肿瘤治疗是各国科学家研究的课题之一，在这一方面我国也走在科研的前列。2016年9月，我国上海超强超短激光实验装置研制取得重要进展，可用于研制激光质子刀。