拍瓦激光质子加速器装置研究与应用示范

简 报（第五期）

摘要

根据 2020 年实施方案评审会和 2021 年度总结会专家们的建议和意见，各个课题针对工程关键技术进行联合攻关，开展了国产激光器的搭建和调试，完成 CLAPA-I 自动打靶 EPICS 控制系统整体调试，实现了 1Hz 重频打靶稳定运行，项目整体进展顺利。

一、项目整体进展

建立并完善了项目内部管理办法，调整了两组一委人员名单。
二、课题推进情况

J 课题一 与 THALES 合作完成了 2PW 激光系统 200TW 前端的工厂验收，实现了 10J 量级的激光输出；完成了双输出激光器系统200TW 及 2PW 输出端的压缩腔设计并交付加工。完成了国产激光系统的泵浦群质量跟踪系统的搭建与调试、泵浦源在线监测系统， 并加入声光调制器系统提升了激光器光谱带宽，完成了国产激光系统最后一级放大器搭建，初步实现了J 量级主激光的放大。

图 2 国产激光系统 J 量级出光现场照片

J课题二 完成真空腔体工程图纸验收及腔体所需机加材料到货验收，腔体机械加工有序进行中。完成阵列靶重频打靶系统研制并通过验收，载靶量 576 发，1Hz 重频稳定运行。完成重频液晶靶系统预研制，可刮刷形成可重复的纳米级液晶膜。完成基于海尔贝克磁铁的紧凑型离子能谱仪机械加工。

图 3 阵列靶重频打靶系统现场验收图（左） 和腔体材料现场验收图（右）

J课题三 优化束流传输线水平束线物理参数，确定了束流传输系统的磁铁参数，完成了常温磁铁与超导螺线管的方案设计及招标公示；已开展磁铁电源系统方案设计、EMC 设计、线缆布线及桥架的设计。完成腔式 BPM 探头的设计、腔体模拟仿真和腔体的机械设计，后续将进行机械加工。目前正在开展腔式BPM 电子学系统的研制工作，完成了电离室样机设计和加工，即将进行离线测试。光阑狭缝已经完成机械设计工作，已安排厂家进行机械加工与其他相关器件的购买。

图 4 四极磁铁三维模型（左）和超导螺线管模型图（右）  

图 5 腔式 BPM 探头与参考腔（左）和腔式BPM 探头内部结构（右）

J 课题四 邀请国内科研院所加速器控制领域的专家组织并完成了控制系统中间层设计方案线上评审，与会专家一致认为控制系统中间层设计方案详细完整、任务分解合理、技术路线可行，并最终通过专家评审。完成了辐射剂量监测系统的硬件调研选型、招标及合同签订；完成了网络系统硬件的选型、竞采以及合同签订；现场勘查了怀柔中控室和网络机房建设现场、进行安全联锁系统进场安装前的准备。在完成 CLAPA-I 自动打靶EPICS 控制系统整体测试基础上，在实验出光打靶状态下投入运行，验证了 CLAPA-I EPICS 控制系统的功能完整性和系统可用性。搭建了基于控制云平台的 CLAPA-II 控制系统仿真模拟软硬件环境，为下一步 CLAPA-II控制系统独立上线运行奠定了基础。

图 5 CLAPA-I EPICS 控制系统 Phoebus 控制界面

J 课题五 已启动胶体三维剂量软件开发， 采用 C++语言模块化定制以便于与 TPS 嵌套； 计划系统基本功能模块（DICOM 接口、勾画、自动勾画、图像配准融合、剂量显示与叠加） 基本完成定制化开发；完成与第三方（IBA） 沟通外购质控设备事宜。

图 6 治疗计划系统功能模块图

三、怀柔基建现场进展情况

针对怀柔现场工程存在的问题进行集中沟通解决，并结合总包提供的最新工程施工节点，预计五月底基建主体部分完工。项目计划四月份安排最后一次现场考察，排查怀柔现场工程可能存在的遗漏。目前气路、水冷等设备厂家已经开始进场施工，预计 4 月 20 日完成安装调试。