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Leading Edge Snapshots 前沿简讯
上海光机所激光质子刀研究取得重要进展
中科院上海光机所强场激光物理
国家重点实验室在激光质子刀研究中
取得重要进展。科研人员利用圆偏振
拍瓦级超强超短激光脉冲轰击纳米厚
度薄膜靶,获得了大流强、准单能
的高品质质子束,质子能谱峰能量
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达到 9MeV,峰值流强高达 3×10 肿瘤治疗在国内外都已取得很大进 在本次研究中,科研人员分析表
protons/MeV/sr。这一结果代表着激 展。临床效果非常好,但缺点是治疗 明,基于无碰撞激波的加速机制是产
光驱动的质子刀方案向前迈出了关键 费用十分昂贵,难以普及。 生这种高品质高能质子束的原因,该
一步。 超强超短激光驱动的以等离子体 机制预言质子能量可在现有的激光条
高能质子束在物质中传输时具体 为工作介质的高能质子加速器,由于 件下定标到百兆电子伏特,满足质子
独特的布拉格峰,即质子在传输路径 其加速梯度(单位长度内粒子获得的 刀肿瘤治疗的要求。
上损失能量很少,能量主要沉积在末 能量)远大于传统加速器,大大缩小 超强超短激光驱动产生的超短脉
端。因此采用高能质子束治疗体内癌 加速器规模,从而有望减少治疗费用, 冲、高品质高能质子束还可应用于质
症时,在杀死癌细胞的同时,能很好 成为新一代激光质子刀。用于肿瘤治 子照相与材料检测、激光核聚变快点
地保护健康细胞,这种治疗手段被称 疗的质子刀,需要满足能量高、准单 火、实验室天体物理、激光核物理和
为质子刀。基于传统加速器的质子刀 能、流强大等条件。 核医学等方面的研究。
基于极远紫外线的光学相干断层扫描技术
德国耶拿大学的研究人员使用高次 围内很小的一部分。 够产生强烈的相互作用,以获得高对
谐波的极远紫外(XUV)辐射源,实 研究人员已在大型研究装置中演 比度、清晰的图像。研究人员已通过
现了具有纳米级轴向分辨率的三维非破 示了使用 XUV 的 OCT。他们发现了一 非破坏性方式获得了硅芯片的三维图
坏性成像,即将极远紫外线用于实验室 种将其应用于更小范围的潜在方法 :使 像,因此能够将基底与其他材料的结
规模的光学相干断层扫描(OCT)。 用超短波的强红外激光。该种激光可以 构清晰地分开。若将该方法用于生物
OCT 中的 XUV 可以使用较短的辐 在惰性气体(如氩气或氖气)中聚焦。 学研究,研究细胞时将不再需要对样
射波长(20~40nm),以获得高分辨率 用于实验室规模 XUV 的高次谐 品染色,这也是研究人员的目标之一。
的图像。耶拿大学研究团队的数据显示, 波发生(HHG)源的宽频光子通量能 目前的可用光源可以实现 24nm
20~40nm 的波长仅仅是 X 射线波长范 够被有效利用,以实现 24nm 的深度 的深度分辨率。虽然这足以获得较小
分辨率以及优良的材料对比性。研究 结构的图像,如半导体结构,但未来
人员使用一种新型三阶一维相位检索 芯片的尺寸会更小。但是使用全新的
算法,以避免使用 XUV 时对光学元 甚至功率更大的激光器,则可能实现
件的要求过高,并抑制了由基本几何 高达 3nm 的深度分辨率。研究团队
形状形成的假象。此外,研究人员还 的长期目标为开发出经济且用户友好
通过使用反射镜记录图像,对半导体 的设备,将激光器与显微镜相结合,
样品进行了分析。 为半导体行业以及生物实验室提供一
该方法的优点在于辐射与样品能 种能轻松使用的成像技术。
8 Nov/ Dec 2017 www.laserfocusworld.com.cn Laser Focus World China 激光世界