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2019-06-24全新雷射加速器 質子治療新方法 450 期

Author 作者 編輯部

【本刊訊】近年來,質子治療(proton therapy)是討論度最高的放射線治療選項之一,其方式是在癌性腫瘤中發射一道加速質子,通過照射並殺死癌細胞。這項治療的優勢在於其能精準定位癌細胞,將其殺死而不會傷害附近的正常細胞或器官。 舉例而言,對於治療位於大腦或脊隨深部的腫瘤具有一定的效果。

但是質子治療所需的設備十分龐大且昂貴,以至於該療法的儀器在全球只有少數地方擁有。而近日瑞典的查爾摩斯工學院(Sweden Chalmers University of Technology)與哥德堡大學(University of Gothenburg)的共同研究團隊,於《物理通訊》(Communications Physics)期刊提出一種新方法,可以使基於雷射製造的粒子加速器產生的質子束能量加倍。



 

過去的高功率雷射加速器,比起傳統加速器可以在更短的距離內將粒子加速,並將距離從公里減小至公尺,因此設備的尺寸及成本將可大幅降低。但其面對的主要問題,在於儘管各地的研究人員努力改良,雷射加速器產生的質子束能量依舊不高。而現在,瑞典的研究人員提出一種能夠使能量加倍的新方法。

一般而言,常見的標準方法包括在薄金屬片上發射雷射脈衝,相互作用下產生一束高度帶電的質子。而新方法則是利用雷射分成2個不太強烈的脈衝,然後同時從兩個不同的角度發射。當2個脈衝碰撞時,所產生的電磁場將可有效地加熱金屬片。此方法可產生出更高能量質子,同時 使用與標準方法相同的初始雷射能量。研究人員表示,當前的目標是將能量提升至目前質子治療的實際應用水準。而未來的目標,則是建造更強大的設備,但設備的 規模只有目前的1/10,因此就算是一般的醫療院所便能為患者提供質子治療。但研究人員表示,雖然目前在質子束能量加倍方面有了重大突破,但距離最終目標還仍是一條漫漫長路。研究人員表示,該方法需要達到當前能量的10倍才能真正深入人體。

另外,質子治療不僅能用於對抗癌症, 同時也可用於研究及分析不同的材料,並使放射性物質的危害降低。甚至也可應用在航太科技,畢竟,高能質子為構成宇宙輻射的一大部分,它可能會破壞衛星和其他太空設備。研究人員後續譨在實驗室中生產高能質子,並研究設備的損傷如何產生,進而研發出新材料。

 

新聞來源

Ferri, E. Siminos and T. Fülöp, Enhanced target normal sheath acceleration using colliding laser pulses, Communications Physics, 2019.