日本國立量子與放射科學(xué)技術(shù)綜合研究所(QST)關(guān)西光子科學(xué)研究所(關(guān)西實(shí)驗(yàn)室)量子應(yīng)用光學(xué)研究部首席研究員小島正興攜手高級研究員榊康直，以及高能加速器研究機(jī)構(gòu)(KEK)高級研究員諏訪田剛、住友重工業(yè)株式會社、九州大學(xué)和山形大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)，共同展示了一種用于癌癥治療設(shè)備的激光產(chǎn)生的高速離子控制技術(shù)。該技術(shù)旨在通過用緊湊型激光加速器取代現(xiàn)有大型加速器，大幅縮小癌癥治療設(shè)備的體積。

當(dāng)前，先進(jìn)的癌癥治療設(shè)備因依賴大型加速器而體積龐大，限制了其廣泛應(yīng)用。QST的“量子手術(shù)刀項(xiàng)目”致力于解決這一問題，2023年，該項(xiàng)目已成功完成全球首臺激光加速離子注入器原型機(jī)。該原型機(jī)通過引入“相位旋轉(zhuǎn)腔”，將離子速度調(diào)整至目標(biāo)值，成功將達(dá)到目標(biāo)速度的離子數(shù)量增加10倍。在10赫茲下運(yùn)行時(shí)，有望滿足量子手術(shù)刀所需的離子數(shù)量。此外，該技術(shù)還能實(shí)時(shí)觀察到極短時(shí)間內(nèi)聚集的大量離子，離子群密度比傳統(tǒng)加速器高出100倍以上。

這項(xiàng)激光加速離子控制技術(shù)不僅適用于量子手術(shù)刀，還具備在耐久性評估測試、材料科學(xué)和生命科學(xué)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用潛力。研究人員將繼續(xù)開發(fā)更重的碳離子，并確定安裝在量子手術(shù)刀中的碳離子注入器的最終設(shè)計(jì)。同時(shí)，高密度離子集合的研究也將為分析離子和中子碰撞造成的材料損傷初始過程提供新方法，對新材料開發(fā)具有重要意義。

研究結(jié)果于2025年9月27日發(fā)表在《科學(xué)儀器評論》上，并得到了日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)(JST)的支持。