应用电磁工程研究所前身为樊明武院士所创建的“电磁理论与带电粒子研究中心”。研究所依托“强电磁工程与新技术国家重点实验室”，致力于电磁场以及带电粒子动力学理论研究，解决带电粒子加速器等复杂电磁装置中的工程、技术关键问题。与辐射化学、生物医学、物理、微波、光电、材料、环境、控制、机械等有关专业相结合，研制工业、环保、医学、能源、国防等领域急需的粒子加速器等电磁装备，如用于新材料研发及环保的电子辐照加速器、癌症诊断与治疗的回旋加速器、未来核聚变能源所需的大功率高频负离子源、军民两用的大功率太赫兹源等。

研究所以美国劳伦斯伯克利国家实验室为榜样。形成了一支院士领衔、“千人计划”、“百人计划”、教授、副教授为支撑、青年骨干为主体的学术梯队。先后与德国、日本、美国等知名研究机构以及国内著名大学和研究所开展广泛深入的合作研究，聘任了15名国内外专家为顾问、客座和兼职教授。

研究所联合同济医院、协和医院、化学学院、机械学院等相关团队进行多学科交叉融合，组建国际一流水平的应用型加速器协同创新团队。在国家和地方的资助下，建立了多个加速器及应用相关实验平台：

1) 在基金委重点项目支持下，开发了面向应用加速器创新设计的虚拟样机设计平台，实现了加速器复杂结构设计的低风险、低成本。

2) 在国防基础科研项目资助下，建立了10MeV浅谷型内离子源回旋加速器研究平台，主磁铁磁场精度达到国际先进水平。

3) 在国家专项支持下，开展了紧凑型自由电子激光太赫兹源研究。目前已完成关键部件工程试验装置研究，即将开展原型样机研制工作。

4) 在科技部专项支持下，建立了大功率高频负离子源激励器样机平台；目前已圆满完成一期工程，通过验收并被评为优秀。目前正在积极准备下一期工程。

5) 在企业支持下，建立了高效高压电子加速器实验平台，研制成功永磁散束系统，颠覆传统扫描技术，减少了钛窗击穿的风险，提高了电子束扩散精度。

6) 建立具有多台精密机械加工设备的机械工程实验平台，服务加速器工程建设。

7) 联合化学院，建立辐射化学实验平台，围绕电子束应用，开展多种材料的开发与应用研究。

目前研究所正在开展了以下研究方向，

1.基于超导回旋加速器的质子治疗装备研发。质子治疗是质子的布拉格峰特性，对肿瘤病灶实现定点爆破，克服常规放疗副作用大的缺点，是目前最有效的无创、精准治疗癌症手段。我校提出的基于超导回旋加速器的质子放疗装备方案，获得科技部十三五重点研发计划项目支持，国拨1.96亿，企业配套4亿。

图1：质子治疗总体示意图

图2：2016.10刘延东副总理访问华中科技大学，与樊明武院士探讨质子治疗装备研发情况

2.紧凑型自由电子激光太赫兹源研究。太赫兹技术是目前极为活跃并发展迅速的前沿研究，在材料科学、生物医学、国家安全与反恐、通信等方面具有广阔的应用前景。基于自由电子激光的太赫兹源具有高平均功率、波长在大范围连续可调、波束质量好、光脉冲时间结构精细等独特优点。在国家专项支持下，开展了紧凑型自由电子激光太赫兹源研究。目前已建成紧凑型电子直线加速器，束流能散度好于0.5%，微脉冲流强达到70A。

图3 紧凑型自由电子激光太赫兹源实验平台（加速器装置）

3.大功率高频负离子源研究。承担并完成了科技部国际热核聚变实验堆（ITER）计划专项“ ITER高频负离子源激励器的关键技术与工程研究”，研制成功国内第一个致力于大功率RF负离子源研究的实验平台，为自主研发大功率中性束装置奠定了坚实的基础。

图4 大功率高频负氢离子源激励器样机 图5 大功率高频负氢离子源激励器等离子体放电

4.医用回旋加速器研究。核医学是采用核技术来诊断、治疗和研究疾病的一门新兴学科，其中由加速器产生短寿命放射性同位素，在组织器官或系统的功能诊断上具有灵敏、简便、安全、无损伤等优点。在国防基础科研项目资助下，建立了10MeV浅谷型内离子源回旋加速器主磁铁，磁场精度达到国际先进水平。

图6 10 MeV浅谷型回旋加速器主磁铁试验台架

5.电子辐照加速器及应用研究。利用电子束与物质的作用，开展辐射加工技术研究，在新型材料、医疗及设备、农业品种改良、食品加工、环境治理等领域提供新技术、新方法。已经建立了高效节能的高压型电子加速器实验平台。研制成功一种自主创新的永磁散束系统，颠覆传统扫描技术，消除了扫描系统的“尾扫”现象等。

图7 高效高压型电子加速器 图8 电子束永磁散束装置

图9 高压型电子加速器实验平台（辐照产品）