单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,激光质子刀,Laser-driven Proton Knife,1,PPT课件,激光质子刀1PPT课件,背景介绍,据,PTCOG,统计数据，截止,2015,年底，全世界粒子治疗总人数达到,154203,人：其中,质子治疗为,131240,人，占,85.1%,；碳离子治疗为,19376,人，占,12.6%,。,一般治疗有效率,95%,以上，五年存活率高达,80%,。,2015,年中国新增癌症病例,429,万,(Chen et al.,2016),。,2,PPT课件,背景介绍据PTCOG统计数据，截止2015年底，全世界粒子治,手术，化疗和放疗（,X/,光子和质子,/,离子）,大于,1000,肿瘤细胞的实体瘤很难被化疗治愈，药物不能以足够的浓度到达所有的分子靶杀死肿瘤细胞，而治疗后残余的细胞将继续分裂使肿瘤再生。,Radiation Homogeneous,Chemotherapy,Inhomogeneous,3,PPT课件,手术，化疗和放疗（X/光子和质子/离子）大于1000肿瘤细,X,射线,vs.,带电粒子（质子,/,重离子）,受照剂量集中在靶区,准确、均匀,4,PPT课件,X射线 vs.带电粒子（质子/重离子）受照剂量集中在靶区准,常规离子加速器,加速器：同步、回旋和直线加速器：需要建筑独立的大楼（土建：数亿）,5,PPT课件,常规离子加速器加速器：同步、回旋和直线加速器：需要建筑独立的,激光离子加速器,100m,10m,Laser particle therapy(image-guided diagnosis,irradiation,dose verification),Targeting at smaller pre-metastasis tumors with more accuracy,6,PPT课件,激光离子加速器100m 10mLaser particl,激光离子加速基本原理,靶背壳层加速,(target normal sheath acceleration,，,TNSA),光压加速,(radiation pressure acceleration,，,RPA),激波加速,(collisionless electrostatic shock,，,CES),相对论穿透加速,(break-out afterburner,，,BOA),7,PPT课件,激光离子加速基本原理靶背壳层加速(target norma,肿瘤治疗：质子束品质要求,能量高,（“锋利”）,准单能,（“纯净”）,流强大,（“宽刃”）,实际需求：能量,200MeV,；能散,上海光机所激光质子刀研究取得重要进展,关键技术,基于无碰撞激波的加速机制，利用圆偏振拍瓦级超强超短激光脉冲轰击纳米厚度薄膜靶，获得大流强、准单能的高品质质子束。,质子束加速参数指标,能谱峰能量达到,9 MeV,峰值流强高达,310,12,protons/MeV/sr,质子能量可在现有的激光条件下定标到百兆电子伏特，满足质子刀肿瘤治疗的要求。,(Zhang et al.,2017),9,PPT课件,上海光机所激光质子刀研究取得重要进展关键技术(Zhang e,北大,1%,能散激光加速器辐照装置,关键技术,高对比度与高光强激光技术,自支撑纳米薄膜靶制备技术,超高流强离子束传输技术,激光加速器辐照研究平台,质子束加速参数指标,115 MeV,1%,能散,/110 pC,电量,总流强,10,68,个粒子,/,发,5,发连打测试截止能量稳定性好于,3%,10,PPT课件,北大1%能散激光加速器辐照装置关键技术质子束加速参数指标10,总结,Conclusion,激光等离子体加速器具有良好的发展前景，但目前它仍处于发展的初级阶段，如何得到重复、稳定、高品质的粒子束仍是我们需要努力的长远目标，激光器技术与靶的制造技术仍是未来粒子加速实验的关键。,11,PPT课件,总结Conclusion激光等离子体加速器具有良好的发展前景,参考文献,References,Chen,W.Q.,Zheng,R.S.,Baade,P.D.,Zhang,S.W.,Zeng,H.M.,Bray,F.,.He,J.(2016).Cancer Statistics in China,2015.,Ca-a Cancer Journal for Clinicians,66,(2),115-132.doi:10.3322/caac.21338,Haberberger,D.,Tochitsky,S.,Fiuza,F.,Gong,C.,Fonseca,R.A.,Silva,L.O.,.Joshi,C.(2012).Collisionless shocks in laser-produced plasma generate monoenergetic high-energy proton beams.,Nature Physics,8,(1),95-99.,Henig,A.,Steinke,S.,Schnurer,M.,Sokollik,T.,Horlein,R.,Kiefer,D.,.Habs,D.(2009).Radiation-Pressure Acceleration of Ion Beams Driven by Circularly Polarized Laser Pulses.,Physical Review Letters,103,(24).245003,Macchi,A.,Borghesi,M.,&Passoni,M.(2013).Ion acceleration by superintense laser-plasma interaction.,Reviews of Modern Physics,85,(2),751-793.doi:10.1103/RevModPhys.85.751,Raschke,S.,Spickermann,S.,Toncian,T.,Swantusch,M.,Boeker,J.,Giesen,U.,.Boege,F.(2016).Ultra-short laser-accelerated proton pulses have similar DNA-damaging effectiveness but produce less immediate nitroxidative stress than conventional proton beams.,Scientific Reports,6,.32441,Yan,X.Q.,Lin,C.,Lu,H.Y.,Zhu,K.,Zou,Y.B.,Wang,H.Y.,.Chen,J.E.(2013).Recent progress of laser driven particle acceleration at Peking University.,Frontiers of Physics,8,(5),577-584.doi:10.1007/s11467-013-0372-2,Zhang,H.,Shen,B.,Wang,W.,Zhai,S.,Li,S.,Lu,X.,.Liang,X.(2017).Collisionless Shock Acceleration of High-Flux Quasimonoenergetic Proton Beams Driven by Circularly Polarized Laser Pulses.,Physical Review Letters,119,(16),164801.,温杰,颜学庆,&,王俊杰,.(2016).,肿瘤质子治疗及进展,-,精准治疗的全新策略,.,癌症进展,14,(9),834-839.,周美林,&,颜学庆,.(2015).,激光等离子体加速器的兴起与发展,.,物理,44,(5),281-289.,朱昆,林晨,尚勇,曹超,赵栓,祝娇,.,陈佳洱,.(2012).,小型激光离子加速器系统研究,.,Paper presented at the 2012,全国荷电粒子源、粒子束学术会议,.1,12,PPT课件,参考文献ReferencesChen,W.Q.,Zhe,THANK YOU,13,PPT课件,THANK YOU13PPT课件,