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课题组激光加速质子束照相取得新进展

发布时间: 2015-11-23 10:41:27   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

       随着激光技术的不断发展,实验中已经能够得到聚焦强度超过1022W/cm2、单脉冲宽度小于10fs 的相对论激光脉冲。最近,世界上PW激光系统还在不断刷新能量输出记录,2013年中国科学院上海光机所强场激光物理国家重点实验室得到了2PW的能量输出,2015年该实验室的最新结果为5PW,相信在不久的将来,将会开启令人振奋的10PW时代。利用这种超强超短脉激光与等离子体作用产生高能粒子(离子或质子),成为倍受人们关注的研究热点之一。一方面,与传统的巨型高能加速器相比,利用超强激光驱动质子加速可以提供结构极为紧凑的“桌面型”加速器,具有造价低、空间小等优点。另一方面,超短脉冲强激光与等离子体作用产生的高能质子应用广泛,如质子医疗、质子照相、惯性约束核聚变快点火方案、传统加速器上的高能离子束注入等。其中,现有实验室条件下,质子照相是激光驱动产生MeV 量级的质子束唯一比较成功的实际应用。中国科学院上海光机所强场激光物理国家重点实验室升级的PW激光系统已经可以成功产生10MeV以上的质子束,利用这种高能质子束进行质子照相应用。

       最近,中国科学院上海光机所强场激光物理国家重点实验室的实验人员,成功利用飞秒PW激光系统对蜻蜓进行了质子成像,第一次通过缩小物距实现了蜻蜓的清晰成像。获得了蜻蜓的等比例整体成像,同时分辨率达到微米量级。质子束完成了对蜻蜓头部、翅膀、脚、尾巴、甚至其内部结构的细节成像。实验结果证明:多次散射可以引起成像模糊,而通过将蜻蜓样本紧贴在RCF胶片的方式,可以克服成像模糊,并能同时提高成像的分辨率。这个实验研究结果和理论预测一致。另外,实验进一步使用多层RCF胶片进行质子成像,通过在第二层RCF成像,可克服低能质子束引起的成像模糊的缺点。同时,第二层RCF胶片可实现,更高密度后厚度样品的探测。此项研究不仅有助于物理动力学分析研究,在医学癌症细胞的早期特征探测方面也有重要应用。

      文章链接: W. P. Wang, B. F. Shen, H. Zhang, X. M. Lu, C. Wang, Y. Q. Liu, L. H. Yu, Y. X. Chu, Y. Y. Li, T. J. Xu, H. Zhang, S. H. Zhai, Y. X. Leng, X. Y. Liang, R. X. Li, and Z. Z. Xu. "Large-scale proton radiography with micrometer spatial resolution using femtosecond petawatt laser system."  AIP Advances 5, 107214 (2015)

                        

 

 

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