项目总建筑面积30,000平方米，共分为三个区域，A区为普通实验室，B区主要为激光实验室，C区放置提供氮气、真空等实验条件的设施。项目拟建设世界技术最先进、功能最完整的激光加速技术及应用研发平台，包括激光质子加速应用研究平台、工艺支撑平台、激光质子放疗系统研发平台等6个平台，以及实验室专用机房、普通实验室机房、实验室配套设施、研发用房等配套设施，并购买和安装相关实验设备。
项目根据关键科技问题设置五个研究课题，分别为：重频高功率飞秒激光系统的建造;拍瓦激光加速器质子加速及诊断系统的研制;质子束流配送系统及治疗头研制;激光加速器控制系统研制和应用平台建设;质子治疗剂量验证系统及治疗计划系统架构的研制。
项目建成后，将围绕激光驱动高能带电离子束的产生及其在聚变能源、空间辐射模拟、生物辐照和超快离子束应用等方面展开开拓性研究，促进激光加速器与能源、空间、生物以及材料等学科的交叉融合，在国家急需的大型医用质子放疗设备的关键技术方面取得突破，详情请见质子中国往期报道《北京大学召开“拍瓦激光质子加速器装置研究与应用示范”项目启动会，开发国产激光质子治疗系统》。项目还将建设完善工艺支撑平台，为完成科学研究目标提供有力保障和支持，也为后续产学研一体化奠定基础。
激光加速器
激光加速器的理念最初于1979年被提出，原理为在阳离子和电子组成的气体构成的等离子体内设置激光脉冲，激光和等离子体的相互作用能够以大加速梯度产生并加速质子和重离子(如碳离子)。
拍瓦激光质子加速器利用超高峰值功率(拍瓦级,1 拍瓦=1 千万亿分之一瓦)的脉冲激光与靶材相互作用产生的瞬态高强度静电场加速质子，仅需数百微米就可将质子加速到百兆电子伏量级，产生的质子束具有宽能谱、脉冲短(飞秒至皮秒量级,1 飞秒=1 千万亿分之一秒,1 皮秒=1 万亿分之一秒)、源尺寸小(微米)及能量转换效率高等特点。利用高磁场梯度的超小型脉冲磁铁对靶后质子流进行收集与控制，可获得与传统加速器品质相当的单能或宽谱质子束流。
