ภาพรวม ระบบลำเลียงแสงและสถานีทดลอง

ภาพรวม ระบบลำเลียงแสงและสถานีทดลอง

ระบบลำเลียงแสง (Beamline) เป็นกลุ่มอุปกรณ์ที่นำส่งแสงซินโครตรอนจากวงกักเก็บอิเล็กตรอนไปยังสถานีทดลอง ระบบลำเลียงแสงโดยทั่วไปประกอบด้วยท่อสุญญากาศ (vacuum tube)  กระจกรวมแสง (collimating mirror) ระบบคัดเลือกพลังงานแสง (monochromator)  กระจกโฟกัสแสง (focusing mirror) ระบบสลิต (slit system) และอุปกรณ์อื่นๆ สำหรับการปรับแต่งลักษณะแสงให้ได้ตามความต้องการของเทคนิคเฉพาะนั้นๆ

ระบบลำเลียงแสงแต่ละระบบถูกออกแบบมาเฉพาะสำหรับเทคนิคการทดลองเฉพาะด้าน ปัจจุบันห้องปฏิบัติการแสงสยามมีระบบลำเลียงแสง  9 ระบบ ทั้งที่เปิดให้บริการแล้ว ที่อยู่ระหว่างการทดสอบใช้งาน และที่อยู่ระหว่างการก่อสร้าง ดังนี้

BL2.2: SAXS สำหรับการศึกษาโครงสร้างระดับนาโนเมตรโดยเทคนิค Small Angle X-ray Scattering (อยู่ระหว่างการทดสอบใช้งาน)

BL3.2a: PES สำหรับการศึกษาโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์บริเวณพื้นผิวโดยเทคนิค Photoelectron Emission Spectroscopy (อยู่ระหว่างการทดสอบใช้งาน)

BL3.2b: PEEM สำหรับการถ่ายภาพพื้นผิวโดยเทคนิค Photoemission Electron Microscopy (อยู่ระหว่างการทดสอบใช้งาน)

BL4.1: IR Spectroscopy and Imaging สำหรับการศึกษาองค์ประกอบของสารโดยเทคนิค Infra Red Spectroscopy และ Infra Red Microimaging (อยู่ระหว่างการก่อสร้าง)

BL4: Time-resolved XAS (Bonn-SUT-SLRI) สำหรับการศึกษาโครงสร้างระดับอะตอมโดยเทคนิค X-ray Absorption Spectroscopy (อยู่ระหว่างการก่อสร้าง)

BL5: XAS (SUT-NANOTEC-SLRI) สำหรับการศึกษาโครงสร้างระดับอะตอมโดยเทคนิค X-ray Absorption Spectroscopy (อยู่ระหว่างการก่อสร้าง)

BL6: DXL สำหรับการผลิตชิ้นส่วนเชิงกลขนาดจิ๋วโดยเทคนิค Deep X-ray Lithography (เปิดให้บริการ)

BL7.2: MX สำหรับการศึกษาโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่โดยเทคนิค Macromolecular Crystallography (อยู่ระหว่างการก่อสร้าง)

BL8: XAS สำหรับการศึกษาโครงสร้างระดับอะตอมโดยเทคนิค X-ray Absorption Spectroscopy (เปิดให้บริการ)

สำหรับระบบลำเลียงแสง IR และ MX ซึ่งอยู่ระหว่างการก่อสร้างนั้น สถานีทดลองใช้งานได้โดยใช้แหล่งกำเนิดแสงในห้องทดลอง และเปิดให้บริการแก่ผู้ใช้บริการแล้วเช่นกัน

สำหรับรายละเอียดระบบลำเลียงแสงและสถานีทดลองต่างๆ รวมถึงการติดต่อผู้จัดการระบบลำเลียงแสง โปรดดูในหน้า web ของแต่ละระบบลำเลียงแสง

ภาพรวม เครื่องกำเนิดแสงสยาม

ภาพรวม เครื่องกำเนิดแสงสยาม
เครื่องกำเนิดแสงสยาม (Siam Photon Source)เป็นเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนขนาดพลังงาน 1.2 GeV ประกอบด้วยระบบเครื่องเร่งอนุภาคอิเล็กตรอน ทำหน้าที่ผลิตและเร่งพลังงานลำอิเล็กตรอน  และวงกักเก็บอิเล็กตรอนทำหน้าที่กักเก็บลำอิเล็กตรอนพลังงานสูงและผลิตแสงซินโครตรอน

ส่วนประกอบของเครื่องกำเนิดแสงสยาม

1.     ระบบเครื่องเร่งอนุภาคทางตรง หรือ Linear accelerator (LINAC ในภาพ)

2.     ระบบนำส่งอนุภาคพลังงานต่ำ หรือ Low energy beam transport (LBT ในภาพ)

3.     ระบบเครื่องเร่งอนุภาคแบบวงกลม หรือ Booster synchrotron (SYN ในภาพ)

4.     ระบบนำส่งอนุภาคพลังงานสูง หรือ High energy beam transport (HBT ในภาพ)

5.     วงกักเก็บอิเล็กตรอน หรือ Storage ring (STR ในภาพ)

ระบบเครื่องเร่งอนุภาคทางตรง รวมถึงปืนอิเล็กตรอน (Electron gun) ซึ่งเป็นหลอดคาโธด ทำหน้าที่ผลิตอิเล็กตรอน จากนั้นอิเล็กตรอนถูกเร่งพลังงานภายในท่อเร่งพลังงาน (Accelerating tube) ของเครื่องเร่งอนุภาคทางตรงจนมีพลังงาน 40 MeVโดยการเร่งพลังงานอิเล็กตรอน ใช้สนามไฟฟ้าจากคลื่นไมโครเวฟกำลังสูง (ความถี่ 2856 MHz) ซึ่งถูกผลิตจากอุปกรณ์ที่เรียกว่าไครสตรอน (Klystron) และถูกส่งเข้าสู่ท่อเร่งพลังงานของเครื่องเร่งอนุภาคทางตรงผ่านทางท่อนำคลื่น (Wave guide)

ภาพแสดงส่วนประกอบเครื่องเร่งอนุภาคทางตรง (Linear accelerator)

จากนั้น ลำอิเล็กตรอนพลังงาน 40 MeV ถูกนำส่งโดยระบบนำส่งอนุภาคพลังงานต่ำเข้าสู่เครื่องเร่งอนุภาคแบบวงกลม ซึ่งเร่งพลังงานอิเล็กตรอนจาก 40 MeV เป็น 1 GeV โดยใช้สนามไฟฟ้าของคลื่นวิทยุกำลังสูง (ความถี่ 118 MHz) ภายในอุปกรณ์ที่เรียกว่า RF Cavity โดยอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่อยู่ในเครื่องเร่งอนุภาคแบบวงกลม (ระยะเส้นรอบวง 43 เมตร) ประมาณ 4 ล้านรอบ ใช้เวลาประมาณ 0.6 วินาที และถูกเร่งพลังงานขึ้นทีละน้อยเมื่อเคลื่อนที่ผ่าน RF Cavity ในแต่ละรอบ

ภาพเครื่องเร่งอนุภาคแบบวงกลม (Booster synchrotron)

อิเล็กตรอนพลังงาน 1 GeV ถูกนำส่งโดยระบบนำส่งอนุภาคพลังงานสูงเข้าสู่วงกักเก็บอิเล็กตรอน จากนั้นจึงถูกเร่งพลังงานอีกครั้งจนถึงค่าพลังงาน 1.2 GeVและกักเก็บไว้ภายในท่อสุญญากาศของวงกักเก็บอิเล็กตรอนที่มีขนาดเส้นรอบวง 81.3 เมตร เมื่ออิเล็กตรอนพลังงานสูงเลี้ยวโค้งในสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กบังคับเลี้ยว (Bending magnet) ของวงกักเก็บอิเล็กตรอน ก็จะปลดปล่อยแสงซินโครตรอน

ภาพวงกักเก็บอิเล็กตรอน (Storage ring)และกราฟฟิกแสดงแสงซินโครตรอนที่ปลดปล่อยจากแม่เหล็กบังคับเลี้ยว (Bending magnet)

สำหรับรายละเอียดเชิงเทคนิค โปรดดูในหน้า web ของแต่ละส่วนประกอบ

ที่มา  http://www.slri.or.th/th/index.php?option=com_content&view=article&id=27&Itemid=27

ไปศึกษาดูงานประวัติสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)

ประวัติสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) เริ่มดำเนินงาน แนวความคิดในการก่อสร้างเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนในประเทศไทย เริ่มขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2539  โดยสภาวิจัยแห่งชาติในขณะ นั้นได้อนุมัติให้มีการศึกษาความเป็นไปได้ จากนั้นกลุ่มนักวิทยาศาสตร์และนักวิชาการชั้นนำของประเทศไทยจากสถาบันต่างๆ 5 ท่าน   ได้เดินทางไป ยังประเทศจีน ญี่ปุ่น เกาหลี และไต้หวัน เพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับเทคโนโลยีเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน และงานวิจัยด้านแสงซินโครตรอน  และ ได้รายงานสรุปผลการศึกษา จากนั้นได้มีการจัดตั้งกลุ่มทำงาน ประกอบด้วยนักฟิสิกส์ 15 ท่าน    เพื่อเพื่อร่างโครงการเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน ของประเทศไทย และในปี พ.ศ.2537 กลุ่มทำงานได้ตัดสินใจออกแบบเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน   ซึ่งมีวงกักเก็บอิเล็กตรอนระดับพลังงาน 1 ถึง 1.3 GeV และทำการศึกษาพิจารณาสถานที่ก่อสร้างที่เหมาะสม           ในปี พ.ศ.2538    ได้มีการจัดสัมมนาในกรุงเทพมหานคร     โดยได้เชิญผู้เชี่ยวชาญด้านเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนจากสหรัฐ อเมริกา มาเพื่อแนะนำและแลกเปลี่ยนความคิดเห็นเกี่ยวกับการออกแบบเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน  จากนั้นได้มีการจัด Regional Workshop on Applications of Synchrotron Radiation ในกรุงเทพมหานครขึ้นในเดือนมกราคม ปี 2539   โดยมีนักวิทยาศาสตร์จากประเทศต่าง ๆ ในกลุ่มประเซียนเข้าร่วมรับฟังข้อมูลเกี่ยวกับงานวิจัยทางด้านแสงซินโครตรอนโดยนักฟิสิกส์ชั้นนำจากสหรัฐอเมริกา สวีเดน เยอรมัน ญี่ปุ่น จีน   และ ออสเตรเลีย และในงานนี้ได้มีการแลกเปลี่ยนความคิดเห็นเกี่ยวกับโครงการก่อสร้างเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนในประเทศไทยอีกครั้ง           ในปลายปี     2538      ประเทศไทยได้รับข้อมูลเกี่ยวกับเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนระดับพลังงาน   1 GeV     ของกลุ่มบริษัท SORTEC Corperation ใน Tsukuba ประเทศญี่ปุ่น ซึ่งกำลังจะสิ้นสุดโครงการวิจัยระยะสิบปีในเดือนมีนาคม 2539 และมีความเป็นไปได้ที่กลุ่มบริษัท SORTEC Corperation จะทำการบริจาคเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนดังกล่าว จึงได้มีการพิจารณาความเป็นไปได้นี้ในงานสัมมนา ที่กรุงเทพมหานครในเดือนมกราคม 2539 ด้วย            ในปลายเดือนมกราคม   2539   หลังจากการสัมมนา      กลุ่มนักวิทยาศาสตร์และนักวิชาการจากประเทศไทยได้เดินทางไปยังเมือง Tsukuba ประเทศญี่ปุ่น เพื่อตรวจสอบเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนของกลุ่มบริษัท   SORTEC Corperation   และพบว่ายังอยู่ในสภาพที่ดี ดังนั้นในวันที่ 14 กุมภาพันธ์ 2539 สภาวิจัยแห่งชาติในขณะนั้นได้ตัดสินใจเสนอโครงการแสงสยาม (Siam Photon Project) เข้าไปยังรัฐบาลไทย และในวันที่ 5 มีนาคม 2539 คณะรัฐมนตรีได้มีมติอนุมัติโครงการแสงสยาม และการก่อตั้งศูนย์ปฏิบัติการวิจัยเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนแห่งชาติขึ้น           เครื่องกำเนิดแสงสยาม ( Siam Photon Source )  เป็นเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน ประกอบด้วยระบบเครื่องเร่งอนุภาคและวงกักเก็บอิเล็กตรอนระดับพลังงาน 1 GeV ซึ่งดัดแปลงจากเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนที่ได้รับบริจาคจากกลุ่มบริษัท     SORTEC Corperation  ประเทศญี่ปุ่นให้เป็นเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนที่สามารถให้บริการแสงซินโครตรอนความจ้าสูง   ( high  brilliant  light source )    สำหรับงานวิจัยด้านต่างๆ ทั้งทางวิทยาศาสตร์พื้นฐานและวิทยาศาสตร์ประยุกต์           เครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนเดิมที่ได้รับบริจาคมานั้น     เป็นเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนรุ่นเก่า      ซึ่งถูกออกแบบมาเป็นเฉพาะสำหรับการประยุกต์ใช้ทางด้าน Lithography    โดยให้แสงซินโครตรอนที่มีความจ้าต่ำและมีช่วงพลังงานแสงจำกัดเพียงระดับ soft x-rays ทำให้มีขีดจำกัดในการประยุกต์ใช้สำหรับงานวิจัยด้านอื่นๆ ดังนั้นในการก่อสร้างเครื่องกำเนิดแสงสยาม จึงทำการดัดแปลง และออกแบบส่วนของวงกักเเก็บอิเล็กตรอนและส่วนประกอบบางส่วนใหม่ ดังนี้          • ขยายขนาดของวงกักเก็บอิเล็กตรอน เพื่อเพิ่มส่วนทางตรง ( straight sections ) สำหรับติดตั้งอุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่า insertion devices ทั้งประเภท undulator สำหรับเพิ่มความจ้าของแสงซินโครตรอน และประเภท wiggler สำหรับขยายช่วงพลังงานแสงซินโครตรอนขึ้นไปถึงระดับ hard x-rays โดยวงกักเก็บอิเล็กตรอนของเครื่องกำเนิดแสงสยาม จะมีช่วงทางตรง 4 ช่วง สำหรับติดตั้ง insertion device ได้ 4 ชิ้น         •  เปลี่ยนโครงสร้าง หรือ lattice ของวงกักเก็บอิเล็กตรอนมาเป็นแบบที่เรียกว่า double bend acromat ( DBA ) เพื่อลดขนาด emittance สำหรับการผลิตแสงซินโครตรอนความจ้าสูง         •  สร้างท่อสุญญากาศ (vacuum chamber) ของวงกักเก็บอิเล็กตรอนใหม่         •  สร้างระบบลำเลียงอนุภาคพลังงานสูง (High Energy Beam Transport Line) สำหรับลำเลียงอิเล็กตรอนจากเครื่องเร่งอนุภาคเข้าสู่วงกักเก็บอิเล็กตรอนใหม่         •  ออกแบบ และจัดสร้าง insertion device เพื่อผลิตแสงซินโครตรอนสำหรับงานวิจัยด้านต่างๆ          •  เปลี่ยนระบบควบคุมเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน ให้เป็นระบบคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัย

สถานที่ตั้งสำนักงาน สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) 111 อาคารสุรพัฒน์ 3 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ถ.มหาวิทยาลัย ต.สุรนารี อ.เมือง จ.นครราชสีมา 30000 เบอร์โทรศัพท์: 0 44 217 040 เบอร์โทรสาร : 0 44 217 047

อ้างอิงมาจาก http://www.slri.or.th/