ซินโครตรอนไทยเปิดระบบแสง BL5.1W ผลิตเอ็กซเรย์พลังงานสูง ยกระดับงานวิจัย

สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) หรือ สซ. ภายใต้กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) เปิดให้บริการระบบลำเลียงแสงใหม่ BL5.1W สำหรับการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) เพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการตรวจวิเคราะห์ตัวอย่างและขยายขอบเขตงานวิจัยขั้นสูงของประเทศไทยให้ครอบคลุมหลากหลายสาขามากขึ้น

ระบบลำเลียงแสงดังกล่าวสามารถผลิตเอกซเรย์พลังงานสูง รองรับการศึกษาธาตุที่มีเลขอะตอมสูง เช่น เงิน ดีบุก ตะกั่ว แคดเมียม และโมลิบดีนัม ซึ่งต้องใช้เอ็กซเรย์พลังงานสูงในการตรวจวิเคราะห์ โดยสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในงานวิจัยด้านวัสดุพลังงาน การแพทย์และเภสัชกรรม การติดตามมลพิษสิ่งแวดล้อม ความปลอดภัยด้านอาหาร เกษตรกรรม โบราณคดี และวัสดุศาสตร์

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้ ได้แก่ การตรวจหาสารหนูปนเปื้อนในแหล่งน้ำธรรมชาติ การตรวจหาโลหะหนักในข้าว และการตรวจหาแคดเมียมในอาหาร ซึ่งเป็นงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยของผู้บริโภคและคุณภาพชีวิตของประชาชน

ชูเทคโนโลยีแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด ผลิตเอ็กซเรย์พลังงานสูง

ความสำเร็จในการพัฒนาระบบลำเลียงแสง BL5.1W เกิดจากการออกแบบและติดตั้งอุปกรณ์แทรกชนิด Superconducting Multipole Wiggler หรือแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดแบบหลายขั้ว ซึ่งมีความเข้มสนามแม่เหล็กสูงถึง 3.5 เทสลา ทำให้เครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนสามารถผลิตแสงในช่วงพลังงาน 5–30 กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ ซึ่งเป็นช่วงเอ็กซเรย์พลังงานสูง

อุปกรณ์แทรกเป็นส่วนประกอบที่ติดตั้งภายในวงกักเก็บอิเล็กตรอนของเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน เพื่อเพิ่มคุณภาพของแสง ทั้งด้านความเข้มและพลังงาน โดยแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดแบบหลายขั้วสร้างสนามแม่เหล็กความเข้มสูง ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่เป็นแนวโค้งและปลดปล่อยแสงซินโครตรอนที่มีพลังงานสูงขึ้น ขณะที่การมีขั้วแม่เหล็กหลายขั้วช่วยเพิ่มความเข้มของแสง ส่งผลให้ลดระยะเวลาการทดลอง และเพิ่มความสามารถในการตรวจวัดตัวอย่างที่มีความเข้มข้นต่ำ

อีกองค์ประกอบสำคัญคือระบบความเย็นยิ่งยวด (Cryogenics) ซึ่งใช้ฮีเลียมเหลวที่อุณหภูมิประมาณ -269 องศาเซลเซียส เพื่อรักษาสภาวะตัวนำยิ่งยวดของขดลวดและแม่เหล็ก ทำให้อุปกรณ์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและสามารถผลิตเอ็กซเรย์พลังงานสูงได้อย่างต่อเนื่อง

ทั้งนี้ สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอนระบุว่า เป็นหน่วยงานแห่งเดียวในประเทศไทยที่มีระบบผลิตและจัดเก็บฮีเลียมเหลว ซึ่งเป็นทรัพยากรที่มีราคาสูงและหาได้ยาก

เปิดทางนักวิจัยวิเคราะห์โครงสร้างวัสดุเชิงลึก

ดร.สมชาย ตันชรากรณ์ นักวิทยาศาสตร์ระบบลำเลียงแสง ฝ่ายวิจัยและประยุกต์ใช้แสงซินโครตรอน สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน กล่าวว่า ระบบลำเลียงแสงใหม่รองรับการให้บริการเทคนิค X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) ซึ่งช่วยให้นักวิจัยวิเคราะห์สถานะทางเคมีและโครงสร้างของธาตุในวัสดุ ทำให้เข้าใจคุณสมบัติของวัสดุได้อย่างละเอียดมากขึ้น

การพัฒนาระบบให้สามารถผลิตเอ็กซเรย์พลังงานสูงจึงช่วยขยายขอบเขตการวิจัย และรองรับการศึกษาวัสดุได้หลากหลายยิ่งขึ้น

ปัจจุบัน ระบบลำเลียงแสง BL5.1W พร้อมเปิดให้บริการแก่นักวิจัยทั้งในประเทศและต่างประเทศ เพื่อสนับสนุนการพัฒนางานวิจัยและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีแสงซินโครตรอนในสาขาต่าง ๆ