日本國立研究開發法人量子科學技術研究開發機構（QST）關西光量子科學研究所量子應用光學研究部的榊泰直首席研究員（九州大學客座教授）、小島完興主幹研究員等人，與高能加速器研究機構的諏訪田剛高級研究員、住友重機械工業株式會社、九州大學、山形大學開展聯合研究，成功驗證了通過雷射產生高速離子並應用於癌症治療裝置的控制技術。相關成果已發表在期刊《Review of Scientific Instruments》上。
圖1 利用相旋轉空腔實現離子速度控制的裝置示意圖（供圖：QST）
重離子線癌症治療雖然對身體負擔小、副作用少，但由於需要大型加速器，目前日本國內僅7家機構能夠對應。每年僅有約4000人（約佔日本新增癌症患者的0.4%）能接受治療重離子線，因此亟需實現加速部件的小型化。
QST於2023年在世界上首次完成了雷射加速離子入射裝置的原型機。但與加速器不同，雷射加速的離子速度不均一，無法直接應用於重離子線癌症治療裝置。要實現應用，必須使一定數量的離子在時間上保持同步。
此次研究團隊首先通過磁透鏡抑制雷射加速產生的發散離子的發散角，再引進相旋轉空腔，從而將離子群中的離子數量最高提升約10倍。相旋轉空腔通過對100皮秒內通過的離子群的前後離子群施加負電場或正電場，通過加速或減速作用形成離子峰值。該技術有望使離子數量達到癌症治療裝置所需的數量（10的9次方個）。
榊泰直首席研究員表示：「目前使用的離子加速部件來自SPring-8改造時移交的設備，我們正在推進設備的優化設計，計劃從後年起製造專用設備。目前，利用超導加速器實現小型化的第四代重離子線癌症治療裝置正在建設中，目標是在2028年度啟動臨床應用。在積累臨床經驗的同時，我們將通過雷射加速裝置推進更小型的第五代裝置的研發。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Review of Scientific Instruments
論文：Demonstration and real-time non-destructive diagnosis of a high-flux laser-driven proton bunch
DOI：10.1063/5.0274838
