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激光离子加速研究与应用展望 被引量：3
1
作者 吴学志 寿寅任 +8 位作者 弓正 赵研英 朱昆 杨根 卢海洋 林晨 马文君 陈佳洱 颜学庆 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期14-30,共17页
激光离子加速是近年来激光等离子体领域兴起的研究热点之一。激光产生的高能离子束具有高亮度、小尺寸、脉宽窄和方向性好等特点,具有很多潜在的应用。概述了几种常见的激光离子加速物理机制,对一系列激光离子加速实验进展进行了归纳总... 激光离子加速是近年来激光等离子体领域兴起的研究热点之一。激光产生的高能离子束具有高亮度、小尺寸、脉宽窄和方向性好等特点,具有很多潜在的应用。概述了几种常见的激光离子加速物理机制,对一系列激光离子加速实验进展进行了归纳总结,最后介绍了几种激光驱动离子束的潜在应用。 展开更多
关键词 激光等离子体 粒子加速 超短激光 超强激光
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激光加速高能质子实验研究进展及新加速方案 被引量：11
2
作者 马文君 刘志鹏 +2 位作者 王鹏杰 赵家瑞 颜学庆 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期73-87,共15页
利用超强激光与等离子体相互作用来加速高能离子是激光等离子体物理及加速器物理领域的研究热点.经过了近20年的发展,激光离子加速已取得丰硕成果,催生了一批新的应用.本文概述了国内外激光离子加速所取得的标志性实验研究进展,围绕高... 利用超强激光与等离子体相互作用来加速高能离子是激光等离子体物理及加速器物理领域的研究热点.经过了近20年的发展,激光离子加速已取得丰硕成果,催生了一批新的应用.本文概述了国内外激光离子加速所取得的标志性实验研究进展,围绕高能质子的产生这一关键问题进行了深入的探讨,介绍了近几年来发展的有潜力的新加速方案. 展开更多
关键词 激光离子加速 激光加速实验结果 激光加速方法 激光加速器
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强激光与固体密度等离子体作用产生孤立阿秒脉冲的研究进展 被引量：1
3
作者 王云良 颜学庆 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期162-177,共16页
强激光与固体密度等离子体作用产生的阿秒脉冲具有强度高、脉宽短等优势,因此吸引了很多研究者的注意.由于超快过程的泵浦探测技术需要的是一个孤立的阿秒脉冲,因此本文重点讨论了相对论强激光与固体密度等离子体作用产生孤立阿秒脉冲... 强激光与固体密度等离子体作用产生的阿秒脉冲具有强度高、脉宽短等优势,因此吸引了很多研究者的注意.由于超快过程的泵浦探测技术需要的是一个孤立的阿秒脉冲,因此本文重点讨论了相对论强激光与固体密度等离子体作用产生孤立阿秒脉冲的几种物理机理.最近的几个代表性工作表明,强激光与固体密度等离子体作用还可以产生脉宽更短、强度更高的半周期阿秒脉冲.半周期孤立阿秒脉冲在对原子、固体中的电子进行超快的非对称操纵或探测等方面具有重要的应用,因此本文对半周期阿秒脉冲产生的理论机制、实验可行性、标定测量、及应用前景进行了深入的讨论. 展开更多
关键词 强激光 固体密度等离子体 半周期阿秒脉冲 孤立阿秒脉冲
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飞秒激光Betatron辐射源的现状与发展趋势分析 被引量：1
4
作者 黄瑞贤 奚传易 +3 位作者 韩立琦 余金清 余同普 颜学庆 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期97-104,共8页
在过去的几十年里,超短超强激光在等离子体中激发尾场加速电子束取得了长足的发展,基于该方式获得的高能电子束可以应用于辐射源的产生,其产生的高亮度强辐射源受到了广泛的关注。介绍了超短超强激光脉冲与低密度等离子体相互作用产生Be... 在过去的几十年里,超短超强激光在等离子体中激发尾场加速电子束取得了长足的发展,基于该方式获得的高能电子束可以应用于辐射源的产生,其产生的高亮度强辐射源受到了广泛的关注。介绍了超短超强激光脉冲与低密度等离子体相互作用产生Betatron辐射的基本原理和研究现状;结合X-ray应用需求分析了Betatron辐射的发展趋势,发现迫切需要发展基于紧凑型激光装置的尾场电子加速新方案,以突破Beamloading效应对电量的限制,产生大电量电子束,进而获得高流强的Betatron辐射源;介绍了北京大学颜学庆教授领导的联合团队利用数百TW飞秒激光产生10 nC级大电量高能电子束和单发光子数目为1.0×10^(12)的Betatron辐射源的新方案。 展开更多
关键词 激光辐射源 等离子体 飞秒激光 Betatron辐射
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液体薄膜靶在激光驱动辐射源和激光离子加速中的应用 被引量：1
5
作者 彭梓洋 曹正轩 +3 位作者 高营 陈式有 赵家瑞 马文君 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期16-22,共7页
流动的无支撑液体薄膜在各个领域有着广泛应用。超强激光作用在这样的薄膜上,可产生涵盖太赫兹到伽马射线的高亮度次级辐射及高能的离子,并具有高重频、低成本、可连续工作等显著优势。概述了液体薄膜靶的制备和表征方法,阐明了液体薄... 流动的无支撑液体薄膜在各个领域有着广泛应用。超强激光作用在这样的薄膜上,可产生涵盖太赫兹到伽马射线的高亮度次级辐射及高能的离子,并具有高重频、低成本、可连续工作等显著优势。概述了液体薄膜靶的制备和表征方法,阐明了液体薄膜靶相对于传统靶材的特性和优势,并对其在激光驱动辐射源和激光离子加速中的应用做出了总结和展望。 展开更多
关键词 液体薄膜 激光驱动辐射源 激光离子加速 高重频
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激光加速质子束肿瘤治疗研究现状与展望 被引量：4
6
作者 吕建锋 罗筠彬 +14 位作者 王超 马宇琦 赵兴益 吴笛 王科栋 赵家瑞 徐圣宣 耿易星 赵研英 朱昆 林晨 马文君 陈佳洱 颜学庆 杨根 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1112-1124,共13页
质子放射治疗是现代癌症治疗的重要手段之一,由于其精确的靶区剂量递送和良好疗效而得到了广泛的关注.基于高功率激光器的激光质子加速技术有望通过小型化和低复杂度等优势为质子治疗提供具有竞争力的加速方案.同时,激光质子束还具有宽... 质子放射治疗是现代癌症治疗的重要手段之一,由于其精确的靶区剂量递送和良好疗效而得到了广泛的关注.基于高功率激光器的激光质子加速技术有望通过小型化和低复杂度等优势为质子治疗提供具有竞争力的加速方案.同时,激光质子束还具有宽能谱、超高瞬态流强和超短脉冲等特点,为探究超高剂量率放疗导致的生物学效应及可能的优势提供了有利的研究条件.在过去的数年里,我们借助北京大学紧凑型激光等离子体加速器以及在建的北京激光加速创新中心实验平台,陆续开展了涵盖激光质子加速、束流传输控制、辐射生物学和免疫学等方面的理论与实验研究,以探讨激光质子放疗的可行性与优势.本文从这些方面对国内外前沿研究进行了总结,并着重探讨了剂量递送与生物学效应方面的研究进展和面临的问题,最后对激光质子放疗的未来发展前景进行了讨论和展望. 展开更多
关键词 激光加速器 质子放疗 剂量递送 生物学效应
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电离毛细管等离子体在激光加速领域的应用
7
作者 晏炀 杨童 +8 位作者 郭臻 程浩 李昱泽 方言律 夏亚东 何强友 李辰童 林晨 颜学庆 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期2058-2069,共12页
激光加速是近年提出的一种新型加速机制,它以等离子体为加速介质,受到等离子体性质的强烈影响.电离毛细管装置作为一种能稳定产生等离子体通道和调制等离子体参数的可靠工具,既可以承载激光等离子体尾波的高梯度加速场,又能提供放电电... 激光加速是近年提出的一种新型加速机制,它以等离子体为加速介质,受到等离子体性质的强烈影响.电离毛细管装置作为一种能稳定产生等离子体通道和调制等离子体参数的可靠工具,既可以承载激光等离子体尾波的高梯度加速场,又能提供放电电流驱动的高梯度横向聚焦磁场,在紧凑型激光加速器、辐射源及等离子体透镜的研究中发挥着重要作用.本文介绍了电离毛细管等离子体的原理及特性,归纳了它在激光加速领域的主要应用,包括作为加速段进一步提高激光等离子体加速粒子束的能量及质量、作为束流传输元件匹配加速粒子束的实际应用需求.在此基础上,对毛细管等离子体未来的发展趋势进行了展望,并简要介绍了北京大学电离毛细管等离子体平台的建设情况. 展开更多
关键词 电离毛细管 等离子体 激光加速 高梯度
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激光加速器中的靶科学与技术 被引量：1
8
作者 马文君 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1047-1053,共7页
激光加速器通过激光打靶产生高能带电粒子,是一种极具潜力的新型加速器.与“靶”相关的科学与技术,对激光加速器性能的提升、设备的实用化与普及起着至关重要的作用.本文概述靶科学与技术对激光加速器的重要意义,探讨其中的关键问题,着... 激光加速器通过激光打靶产生高能带电粒子,是一种极具潜力的新型加速器.与“靶”相关的科学与技术,对激光加速器性能的提升、设备的实用化与普及起着至关重要的作用.本文概述靶科学与技术对激光加速器的重要意义,探讨其中的关键问题,着重介绍北京大学重离子物理研究所研究团队在相关领域取得的进展.通过与纳米科技结合,我们创立发展了碳纳米管靶体系,成功解决了临界密度靶难题;设计并构建双层纳米靶,实现了重离子级联加速过程,解决了短脉冲激光加速重离子/超重离子时高效电离与长时间加速难以兼得的瓶颈问题,创纪录地获得了580 MeV碳离子与1.2 GeV金离子;攻克了高品质靶材批量制备、靶材损伤阈值测控、高精度瞄靶、重频打靶等关键技术,有力推动了激光离子加速器实用化进程. 展开更多
关键词 粒子加速器 激光加速器 激光等离子体加速 靶科学与技术
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激光加速器装置CLAPA-Ⅱ的研究进展
9
作者 王科栋 赵研英 +10 位作者 朱昆 马文君 林晨 吴昊 吴学志 耿易星 赵家瑞 王凯 王强 向海燕 颜学庆 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2023年第10期101-112,共12页
粒子加速器作为核物理科学中的核心仪器设备,是衡量综合国力的一项重要标志.常规粒子加速器已经有了百年的发展史,目前挑战主要集中在高流强、低发射度、更高加速梯度等方面.新加速机制的提出与研究是粒子加速器技术的新兴研究方向.由... 粒子加速器作为核物理科学中的核心仪器设备,是衡量综合国力的一项重要标志.常规粒子加速器已经有了百年的发展史,目前挑战主要集中在高流强、低发射度、更高加速梯度等方面.新加速机制的提出与研究是粒子加速器技术的新兴研究方向.由于激光与等离子体作用不存在击穿问题,产生的加速电场梯度远高于常规加速器,具有可以更加经济地实现高能粒子加速的潜力,一旦达到工程应用标准,将大幅降低加速器的建造应用门槛.但由于激光加速技术发展时间较短,在实际投入工程应用中仍面临很大挑战.为了实现激光加速技术从实验到实际应用的转化,在国家科技部和北京市的支持下,北京大学在怀柔科学城开展了激光加速器装置CLAPA-Ⅱ的研发与建造.本文主要介绍了CLAPA-Ⅱ装置的主要组成,以及关键核心技术相关研究进展. 展开更多
关键词 飞秒激光 激光等离子体加速 激光加速器 加速器控制系统
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基于碳纳米管泡沫的高效宽谱极紫外辐射 被引量：1
10
作者 寿寅任 潘卓 +8 位作者 曹正轩 王大辉 王鹏杰 刘建波 梅竹松 孔德锋 赵研英 颜学庆 马文君 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期249-255,共7页
飞秒激光作用于等离子体可以产生短脉宽、高亮度的极紫外(EUV)辐射,在高分辨率成像、时间分辨谱学等方面都有潜在的应用。为进一步提高辐射亮度,利用相对论飞秒激光与碳纳米管泡沫(CNF)靶相互作用实现了高转换效率的EUV辐射。实验结果表... 飞秒激光作用于等离子体可以产生短脉宽、高亮度的极紫外(EUV)辐射,在高分辨率成像、时间分辨谱学等方面都有潜在的应用。为进一步提高辐射亮度,利用相对论飞秒激光与碳纳米管泡沫(CNF)靶相互作用实现了高转换效率的EUV辐射。实验结果表明,当激光能量为1.2 J,CNF密度为4 mg/cm^(3)时,单发产生的EUV辐射光谱强度在0.1 mJ·nm^(-1)·sr^(-1)量级。相比高密度固体靶,采用低密度CNF靶可以有效地提高激光吸收率,进而实现两个量级的EUV辐射效率增益。同时发现,基于CNF的EUV辐射在15~30 nm波长范围内具有准连续的宽谱特征,适合于超快吸收光谱等应用。 展开更多
关键词 X射线光学 极紫外辐射 飞秒激光 碳纳米管泡沫 宽谱辐射
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