可安装在芯片上的微型粒子加速器 或有助于治疗癌症
浏览:50 2020/01/03 15:38:49 分享

据外媒New Atlas报道,如果粒子加速器不是那么大,它们可能对医学非常有用。例如,SLAC加速器的长度将近2英里(3.2公里),而欧洲核子研究组织的大型强子对撞机(LHC)则可达到惊人的16.7英里(27公里)。 现在,斯坦福大学的科学家已经设法缩小技术以适合计算机芯片,这可能导致更精确的癌症放射疗法。

在常规的加速器中,粒子通过真空管射出并加速到令人难以置信的高速。SLAC加速器通过用微波照射粒子来加快其速度,而LHC使用超导电磁体。这样做所需要的机械设备使这些系统非常笨重,并且难以按比例缩小尺寸以用于医院和较小的科学机构。过去,欧洲核子研究组织(CERN)设法创建了一个较小的原型,其长度约为6.5英尺(2米)–现在,来自斯坦福大学和SLAC的团队已经创建了一种甚至更小的版本,可安装在单个硅芯片上。

借助新设计,电子可以通过真空密封的通道发出电子束,该通道长30微米,比人的头发更细。斯坦福装置通过红外光加速了其粒子,红外光通过穿过通道壁的硅线漏斗。红外激光每秒发出100,000次脉冲,每次发出一束光子,这些光子以直角撞击电子,以加速电子向前移动。

研究人员称,以目前的形式,这种芯片上的粒子加速器尚未准备好实际使用,但确实表明该概念有效。目前,它仅能给电子提供0.915keV的能量,这是研究或医学应用所需的能量的1/1000。

到今年年底,该团队预计其将能提供1MeV的能量,即比当前形式多一千倍的能量。这样做非常简单–研究人员将同一条通道重复复制1000次,该通道应安装在仅1英寸(2.5厘米)长的芯片上。

那么,粒子加速器实际上可以用于什么呢?研究人员说,第一个应用可能是针对性更强的癌症治疗方法。例如,可以将真空管的一端直接指向肿瘤插入患者体内。通过该设备加速的电子可以通过该管漏斗直接撞击癌细胞,而不会撞击附近的健康细胞。

该研究发表在《 科学 》杂志上。


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