研究目的
研究利用遗传算法（GA）设计最优非平面散射系统，以调控激光加速质子束，实现照射靶区横向剂量分布的高效平坦化。
研究成果
该研究展示了利用遗传算法设计非平面散射系统来调控激光加速质子束的方法，在靶区横向剂量分布的平整化方面比平面散射系统更高效。该方法在需要高电荷量与表面高均匀性的应用场景（如放射生物学实验）中展现出应用潜力。
研究不足
该研究承认，遗传算法（GA）设计的散射系统对光束指向和光谱的典型变化较为敏感，这些变化可能会影响靶区的剂量分布以及散射系统的效率。
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利用遗传算法对激光加速质子束进行整形以应用于放射生物学研究
DOI：10.1016/j.ejmp.2019.10.027
期刊：Physica Medica
出版年份：2019
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
激光加速质子因其可实现亚皮秒脉冲持续时间和高剂量率，在辐射生物学的创新实验中具有巨大潜力。然而，其较大的角发散度使其不适用于对辐照靶点剂量均匀性和总通量要求严格的应用场景。传统提升均匀性的策略是增大源与辐照平面间距，或采用平面散射系统/传输系统本身展宽束流——但这些方法会显著降低质子通量，对激光加速质子并不理想。本文演示利用遗传算法(GA)设计最优非平面散射系统来调控束流，有效展平辐照靶点的横向剂量分布。该系统置于磁传输系统中，可借助色差聚焦元件进一步混合质子轨迹。同时展示了传输系统后置平面散射系统的对比效果。文中阐述了GA的总体结构及其在激光加速质子束整形中的应用，以及在空气中水靶剂量分布优化方面的应用。
作者：
M. Cavallone，A. Flacco，V. Malka
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