科学研究：

研究方向：

1.强场物理（激光等离子体相互作用）。

2.激光加速器。

3.加速器技术及其应用。

承担科研项目情况：

参与和承担的主要项目：

承担任务	项目来源	名称及经费	起止时间	完成情况
主要承担人	国家自然科学基金面上项目	分离作用射频四级场（RFQ）加速结构的研究	2000.1-2002.12	完成
参与	国家自然科学基金面上项目	基于RFQ的加速器质谱计原理与技术的研究	2003.1-2005.12	完成
主要承担人	国家自然科学基金委主任项目	分离作用射频四极场（RFQ）加速系统的研究	2004.1-2008.12	完成
主持	教育部留学归国基金	分离作用RFQ加速器的研究	2005.11~2007.11	完成
主持	国家自然科学基金青年基金	强流RFQ加速器中束流“均温”问题的研究	2007.1-2009.12	完成
主持	北京市科委	北京市科技新星计划A	2007.12～2010	进行中
主持	德国洪堡基金会	激光驱动离子加速的理论和实验研究	2008.10~2010.9	进行中
主要承担人	国家自然科学基金委主任项目	激光加速获得准单能质子束的探索研究	2009.1-2009.12	完成
主要承担人	国家自然科学基金重点项目	激光加速获得准单能质子的理论和实验研究	2010.1-2003.12	进行中
主持	国家自然科学杰出青年基金	激光加速器

发明专利：

1 射频四极场加速器的调制方法 颜学庆; 陈佳洱; 方家驯; 郭之虞 北京大学 2007-01-24

2 一种加速器质谱装置及加速器质谱14C测量方法 陈佳洱; 郭之虞; 刘克新; 方家驯; 谢谊; 颜学庆 北京大学 2007-02-21

3 一种激光加速离子的方法 颜学庆 北京大学 2008-10-08

论文专著：

发表论文：

英文文章：

1. X. Q. Yan*, H. C. Wu, Z. M. Sheng, J. E. Chen and J. Meyer-ter-Vehn, Self-organizing GeV nano-Coulomb collimated proton beam from laser foil interaction at 7 × 10^21 W/cm^2, Phys. Rev. Lett. 103, 135001 (2009)

2. X. Q. Yan*，C. Lin, Z. M. Sheng, Z. Y. Guo, B. C. Liu,Y. R. Lu, J. X. Fang, and J. E. Chen，Reply on comments on High current and monoenergetic proton beams generated by a circularly-polarized laser pulse in the phase-stable acceleration regime, Phys. Rev. Lett. 102, 239502 (2009)

3. A. Henig*, S. Steinke, M.Schnuerer, T. Sokollik, P.V. Nickles,D. Jung, D. Kiefer,J. Schreiber, T. Tajima, X. Q. Yan*, M. Hegelich, W. Sandner, and D. Habs, Radiation pressure acceleration of ion beams driven by circularly polarized laser pulses, Phys. Rev. Lett. 103, 245003 (2009)

4. T. Tajima*, D. Habs* and X. Q. Yan*, Laser Acceleration of Ions For Radiation Therapy, Review of Accelerator Science and Technology (RAST), 2: 201-228 (2009).

5. X. Q. Yan*, T. Tajima, M. Hegelich, L. Yin and D. Habs, Theory of ion acceleration from targets of nanometers, Appl. Phys. B, 98：711-721, (2010)

6. X. Q. Yan*, M. Chen, Z. M. Sheng, J.E. Chen, Self-induced magnetic focusing of proton beams by Weibel-like instability in the laser foil-plasma interactions, Physics of Plasmas 16, 044501, (2009).

7. X. Q. Yan*, C. Lin, Z. M. Sheng, Z. Y. Guo, B. C. Liu,Y. R. Lu, J. X. Fang, and J. E. Chen，High current and monoenergetic proton beams generated by a circularly-polarized laser pulse in the phase-stable acceleration (PSA) regime, Phys. Rev. Lett. 100, 135003 (2008)

8. X. Q. Yan*, B. C. Liu, et al. Mono-Energetic Proton Beam Acceleration in Laser Foil-Plasma Interactions， Chinese Physics Letters， 25(9): 3330-3333 (2008).

9. B. C. Liu, X. Q. Yan*, C. Lin, Y. R. Lu, Z. Y. Guo, J. X. Fang, Z. M. Sheng, J. E. Chen, Generating monoenergetic proton beam by using circularly polarized laser, Chinese Physics C (HEP & NP), Vol.32, (2008).

10. B. C. Liu, Z. H. He, X. Q. Yan*, Z. M. Sheng, Z. Y. Guo, Y. R. Lu, and J. E. Chen, Generation of High-Current Proton Beams With a Low Energy Spread by Phase-Stable Acceleration (PSA), IEEE Transactions On Plasma Science, Volume 36, Issue 4, 1854 – 1856 (2008).

11. X. Q. Yan*, R.A. Jameson, Y.R. Lu, Z.Y. Guo, J.X. Fang, J.E. Chen，Matched and equipartitioned design method for modern high-intensity radio frequency quadrupole accelerators， Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A, 577,402–408 (2007).

12. X. Q. Yan*, Y. R. Lu, J. X. Fang, Z.Y. Guo, X. T. Ren, J. X. Yu, Y. Xie, and C. E. Chen, The numerical simulations and experiments of simultaneous acceleration of positive and negative ions in a RFQ, Physical Review Special Topics, 9, 020101,(2006).

13. X. Q. Yan*, C. E. Chen, Z. Y. Guo, J. X. Fang, The beam mismatches in the RFQ dynamics design, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A, 554, 132-137, (2005).

14. X. Q. Yan*, C.E. Chen, J.X. Fang, Z.Y. Guo, Y.R. Lu, SFRFQ with diaphragms linac structure, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A Volume: 539, Issue: 3, March 1, pp. 606-612 (2005).

15. X. Q. Yan*, C. E. Chen, J. X. Fang, Z. Y. Guo, W. G. Li, Y. R. Lu, Y. Wu, Exploring the Feasibility of a Separated Function RFQ with minivane Structure , Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A, 506, 1-6, (2003).

16. X. Q. Yan*, C. E. Chen, J. X. Fang, Study of the rod style SFRFQ structure, ACTA PHYSICA SINICA, Vol 51, 1153-1155, (2002).

17. S. Steinke, A. Henig, M. Schnuerer, T. Sokollik, P.V. Nickles, D. Jung, D. Kiefer, R. Hoerlein, J. Schreiber, T. Tajima, X.Q. Yan, M. Hegelich, J. Meyer-Ter-Vehn, W. Sandner And D. Habs， Efficient ion acceleration by collective laser-driven electron dynamics with ultra-thin foil targets， Laser and Particle Beams, 28, 215–221 (2010).

18. Z. M. Sheng, W. M. Wang , X. Q. Yan , M. Chen, J. Zhang , J. E. Chen， LASER-DRIVEN RELATIVISTIC PLASMAS APPLIED TO SCIENCE, INDUSTRY AND MEDICINE, AIP Conference Proceedings, Volume: 1153 Page: 189-200 (2009)

19. Z.Wang , J. E. Chen, Y. R., K. Zhu, M.L.Kang, X. Q. Yan, Z.Y.Guo, S.L.Gao, J.X.Fang，Design and measurements of SFRFQ cavity, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A Volume: 607 Issue: 3 Page: 522-526 (2009)

20. M.Chen, A.Pukhov, Z.M.Sheng, X. Q. Yan, Laser mode effects on the ion acceleration during circularly polarized laser pulse interaction with foil targets, Physics of Plasmas, 15, 113103, 2008

21. J.E. Chen , Z.Y. Guo , Y.R. Lu , S.L. Gao , K. Zhu , Z. Wang , X. Q. Yan, S.X. Peng , J. Zhao , J.F. Guo, W. G. Li , M. L. Yu , Z. X. Yuan , J. X. Fang , R&D status of SFRFQ accelerating system, CHINESE PHYSICS C, Volume: 32 Page: 231-233, Suppl. 1 (2008)

22. W. Liu, Z. Y. Guo, X. Q. Yan, Y. R. Lu, K. Zhu, S. L. Gao, J. X. Fang, R. A. Jameson, J. E. Chen，Optimization study of the 1MeV RFQ at Peking University, HIGH ENERGY PHYSICS AND NUCLEAR PHYSICS-CHINESE EDITION, Volume: 31 Issue: 8 Page: 783-786 (2007)

23. J. X. Fang, X. Q. Yan, W. G. Li, Z. Y. Guo , J. F. Guo, Y. R. Lu, S. L. Gao, K. Zhu, Z. Wang, M. L. Yu, J. E. Chen，Study on physical performance for separated function RFQ , HIGH ENERGY PHYSICS AND NUCLEAR PHYSICS-CHINESE EDITION, Volume: 30 Page: 16-18, Suppl. 1, (2006)

24. Z. Wang Z, J. E. Chen , X. Q. Yan, Y. R. Lu, J. X. Fang , Z. Y. Guo, Optimization of SFRFQ flake-electrode design, ACTA PHYSICA SINICA Volume: 55 Issue: 12 Page: 6298-6301 (2006)

25. Y. R. Lu, C. E. Chen, J. X. Fang, S. L. Gao, J. F. Guo, Z. Y. Guo, D. S. Li, W. G. Li, O. J. Pan, X. T. Ren, Y. Wu, X. Q. Yan, J. X. Yu, M. L. Yu, U. Ratzinger, H. Deitinghoff, H. Klein, A. Schempp, Investigation of high duty factor ISR RFQ-1000. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A Volume 515, Issue 3, Pages 394-401, (2003).

中文文章：

1 分离作用射频四极场加速器频率调谐和高功率试验 康明磊; 陆元荣; 朱昆; 王智; 颜学庆; 高淑丽; 郭之虞; 陈佳洱 强激光与粒子束 2010-02-15

2 应用于离子注入的RFQ加速器 方家驯; 颜学庆; 郭之虞; 李纬国; 郭菊芳; 于茂林; 陆元荣; 高淑丽; 于金祥; 宋执中; 任晓堂; 陈佳洱 核技术 2006-02-10

3 分离作用RFQ加速器物理特性的研究 方家驯; 颜学庆 ; 李纬国; 郭之虞; 郭菊芳; 陆元荣; 高淑丽; 朱昆; 王智; 于茂林; 陈佳洱 高能物理与核物理 2006-12-30

4 强流RFQ加速器的匹配设计方法研究 颜学庆; 方家驯; 郭之虞; 陈佳洱 高能物理与核物理 2006-12-30

5 一种低能散RFQ加速器的物理设计 郭之虞; 谢谊; 刘克新; 方家驯; 颜学庆; 陈佳洱 高能物理与核物理 2006-12-30

6 RFQ加速器腔体电场分布的冷模测量 宋翔翔; 郭之虞; 朱昆; 颜学庆; 李纬国; 方家驯 北京大学学报(自然科学版) 2006-05-20

7 分离作用RFQ膜片电极的优化设计 王智; 陈佳洱; 颜学庆; 陆元荣; 郭之虞; 方家驯; 朱昆 物理学报 2006-11-12

8 分离作用射频四极场加速器中动力学参数与极限流强的探讨 王智; 陈佳洱; 颜学庆; 陆元荣; 方家驯; 郭之虞 物理学报 2006- 12-12

9 北京大学1MeV RFQ加速器性能优化研究 刘伟; 郭之虞; 颜学庆; 陆元荣; 朱昆; 高淑丽; 方家驯; R.A.Jameson; 陈佳洱 高能物理与核物理 2007-08-15

10 BNCT中子源用RFQ加速器 刘伟; 颜学庆; 郭之虞; 陆元荣; 朱昆; 高淑丽; 方家驯; 陈佳洱 强激光与粒子束 2007-10-15

11 用于AMS的RFQ加速器能散问题研究 李航; 刘克新; 郭之虞; 颜学庆; 陆元荣; 方家驯; 陈佳洱 北京大学学报(自然科学版) 2008-01-20

12 激光离子加速机制研究新进展 颜学庆; 郭之虞; 陆元荣; 陈佳洱 科学通报 2008-06-23

13 分离作用RFQ加速系统研究进展 陈佳洱; 郭之虞; 陆元荣; 高淑丽; 朱昆; 王智; 颜学庆; 彭士香; 赵捷; 郭菊芳; 李纬国; 于茂林; 袁忠喜; 方家驯 中国物理C 2008-03-15

14 重离子整体分离环RFQ加速器的升级改造 张萌; 陆元荣; 彭士香; 朱昆; 颜学庆; 高淑丽; 王智; 郭之虞; 赵捷; 方家驯; 李纬国; 郭菊芳; 袁忠喜; 宋执中; 于金祥; 于茂林; 陈佳洱 中国物理C 2008-03-15

15 激光等离子体稳相加速机制研究 颜学庆; 盛政明; 郭之虞; 陆元荣; 陈佳洱 物理 2008-09-12

16 北京大学RFQ加速器研究进展 陈佳洱; 郭之虞; 陆元荣; 颜学庆; 朱昆; 高淑丽; 方家驯; 郭菊芳; 李纬国; 于茂林 原子能科学技术 2008-09-20

17 杆型SFRFQ结构的研究 颜学庆; 方家驯; 陈佳洱 物理学报 2002-06-12

18 关于分离作用射频四极场(RFQ)加速结构的设想 陈佳洱; 方家驯; 李纬国; 吴瑜; 颜学庆 自然科学进展 2002-01-25

19 RFQ电极参数计算和加工程序——RFQPOLE 颜学庆; 陆元荣; 吴瑜; 张宏林; 高淑丽; 方家驯 北京大学学报(自然科学版) 2002-01-20

20 不对称膜片对SFRFQ结构的研究 颜学庆; 方家驯; 吴瑜; 陈佳洱 北京大学学报( 自然科学版) 2002-09-20

21 北京大学离子注入用1 MeV RFQ加速器 方家训; 郭之虞; 李纬国; 于金祥; 陆元荣; 高淑丽; 郭菊芳; 于茂林 ; 王忠义; 颜学庆; 陈佳洱 '2001全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集 2001-11-01

22 RFQ加速器在离子注入中的应用 方家驯; 郭之虞; 李纬国; 郭菊芳; 于茂林; 陆元荣; 高淑丽; 颜学庆; 于金祥; 宋执中; 任晓堂; 陈佳洱 2004全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集 2004-08-01

23 北京大学EN串列静电加速器的运行维护及改进分离作用RFQ加速腔研究进展 王智; 陆元荣; 颜学庆; 朱昆; 陈佳洱; 方家驯; 郭之虞 2006全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集 2006-10-01

24 分离作用RFQ加速系统研究进展 陈佳洱; 郭之虞; 陆元荣; 高淑丽; 朱昆; 王智; 颜学庆; 彭士香; 赵捷; 郭菊芳; 李纬国; 于茂林; 袁忠喜; 方家驯 第三届全国加速器技术学术交流会论文摘要集 2007-09-01

25 小球微扰法冷模测量平台 朱昆; 郭之虞; 陆元荣; 宋翔翔; 颜学庆 ; 郭菊芳; 李纬国; 高淑丽; 方家驯 第三届全国加速器技术学术交流会论文摘要集 2007-09-01

26 强流重离子整体分离环RFQ 的升级改造 张萌; 陆元荣; 彭士香; 陈佳洱; 方家训; 高淑丽; 郭菊芳; 郭之虞; 李纬国; 宋执中; 王智; 颜学庆; 于金祥; 于茂林; 赵捷; 朱昆 第三届全国加速器技术学术交流会论文摘要集 2007-09-01

27 分离作用RFQ加速系统研究进展 陈佳洱; 郭之虞; 陆元荣 ; 高淑丽; 朱昆; 王智; 颜学庆; 彭士香; 赵捷; 郭菊芳; 李纬国; 于茂林; 袁忠喜; 方家驯 第三届全国粒子加速器技术学术交流会论文集 2007-09-01

28 重离子整体分离环RFQ加速器的升级改造 张萌; 陆元荣; 彭士香; 朱昆; 颜学庆; 高淑丽; 王智; 郭之虞; 赵捷; 方家驯; 李纬国; 郭菊芳; 袁忠喜; 宋执中; 于金祥; 于茂林; 陈佳洱 第三届全国粒子加速器技术学术交流会论文集 2007-09-01

29 北京大学RFQ加速器研究进展 陈佳洱; 郭之虞; 陆元荣; 颜学庆; 朱昆; 高淑丽; 方家驯; 郭菊芳; 李纬国; 于茂林 第五届北京核学会核技术应用学术交流会论文集 2008-10-01

荣誉奖励：

1.2005年获北京大学优秀青年加速器工作者奖。

2.2007年入选北京市科技新星计划。

3.获中国核物理学会授予的“胡济民教育科学奖”。

4.2008年获得中国粒子加速器学会希望杯青年优秀论文奖二等奖。

5.2008年获钟盛标物理教育基金青年教师奖。

6.2008年获德国洪堡研究基金资助。

7.2009年获得第十届北京市青年优秀科技论文一等奖。

8.2010年获得国家杰出青年基金。

媒体报道：

粒子加速器研究新进展——北京大学颜学庆副教授等开创激光稳相加速方法

粒子加速器从诞生至今，推动其发展的根本动力在于探求人类面临的四大基本问题，即：物质、宇宙、生命的基本构成和运动规律以及人类思维的运行规律。几十年来在这一方面取得的最大成就是获得几个万亿电子伏特的束流，利用它们可以寻找 Higgs 粒子、检验标准模型等，但为了研究暗物质、超对称的破缺等有关物质基本构成的重大问题，还需要加速能量比现有高千倍的 PeV 量级、千万亿电子伏量级的加速器。常规粒子加速器由于存在电场击穿的限制，加速梯度低于100MV/m，这样一个目标是现有常规加速器技术所难以达到的。 由于传统加速器的局限性及其高昂的造价，在过去的几十年里物理学家一直在探索新的粒子加速原理。80年来，我们已从手掌大小的回旋加速器发展到规模大十万倍的强子对撞机(LHC)，所需的力量已从一个实验室到上百亿美元投入的国际合作，但要进入千万亿量级的加速必须通过加速技术的一场革命才能达到，人们于是把希望寄托在激光等离子体加速器上。

因为等离子体本身是一个击穿的状态，所以加速电场可以比常规加速器高出千倍以上，从而可以提前几十年实现千万亿电子伏量级的加速器。同时，激光等离子体加速还可能将同步光源、癌症治疗等应用加速器的尺寸降低到“Table top size”（台面尺寸），从而大大降低相关资源的投入。强激光场中的高电场梯度，早在上世纪70年代就引发了国内外各种激光加速的尝试，出现了各种激光等离子体加速的方案，近年来取得了令人瞩目的成就，由激光等离子加速可以获得1GeV的准单能电子束，取得里程碑式的成果。由于质子（离子）质量远重于电子（约2000倍），难以被等离子体波俘获并加速，因此十年多来加速器停留在 60MeV、百分之百能散的水平上！

以北京大学颜学庆副教授、陈佳洱院士、郭之虞教授、陆元荣教授和中科院物理所，上海交通大学的盛政明教授为主的研究小组最近在激光加速领域取得了一系列理论和实验进展，该系列结果已经发表在美国《物理评论快报》上。研究发现超短超强激光与固体靶相互作用时存在一种稳相加速机制：当激光归一化场振幅矢量与靶的归一化面密度相当时，激光可以如常规加速器一样对离子进行加速和纵向聚束，从而可以产生高品质的高能单色离子。颜学庆与合作者成功地进行了首次原理论证性实验，在实验中得到了20～40MeV的准单能质子束和30MeV的准单能碳离子束，首次证实了这一加速机制的存在。与此同时，研究小组发现利用等离子体横向不稳定性可以实现对离子的中心聚束，借此可以产生自聚焦的纳库级质子束，理论上解决了中心击穿的问题，从而可以将离子加速到更高能量。研究表明，稳相加速方法可以产生纳库级自聚焦GeV准单能的质子束，并有望通过多阶段加速得到万亿电子伏特（TeV）甚至千万亿电子伏特量级的质子束。这一系列研究对离子癌症治疗、激光核聚变快点火和新概念加速器等研究将产生重要影响。

颜学庆，1999年本科毕业于清华大学工程物理系，2004 年6月获得北京大学理学博士学位。现为北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室副教授，博士生导师。主要从事加速结构和加速器动力学等方面的研究工作，近年来开始探索超强激光与等离子相互作用过程中粒子的产生、加速、辐射以及高能粒子束在癌症治疗和惯性核约束聚变快点火中的应用研究。在国内外专业期刊上发表学术论文40余篇，国际和国内学术会议邀请报告20多次。2005年获北京大学优秀青年加速器工作者奖，2007年入选北京市科技新星计划（A）和获中国核物理学会授予的“胡济民教育科学奖”， 2008年获钟盛标物理教育基金青年教师奖，同年获德国洪堡研究基金资助，2009年获得第十届北京市青年优秀科技论文一等奖。

来源：科技创新与品牌 2010-8-1