มหัศจรรย์แสงซินโครตรอน

สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มีบทบาทเป็นห้องปฏิบัติการกลางของประเทศทางด้านเทคโนโลยีแสงซินโครตรอนเพื่อส่งเสริมงานวิจัยและพัฒนาทั้งภาครัฐและภาคอุตสาหกรรม โดยให้บริการแสงซินโครตรอนในการตรวจวิเคราะห์สารตัวอย่างชนิดต่าง ๆ พร้อมทั้งให้บริการถ่ายทอดเทคโนโลยีของห้องปฏิบัติการแสงสยามแก่ภาคอุตสาหกรรม เพื่อพัฒนานวัตกรรมผลิตภัณฑ์ และแก้ไขกระบวนการผลิต ซึ่งเป็นการเสริมสร้างขีดความสามารถในการแข่งขันของภาคอุตสาหกรรมได้อย่างยั่งยืน

 

 แสงซินโครตรอน คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปลดปล่อยออกมาจากอนุภาคอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้ความเร็วแสง และบังคับอิเล็กตรอนให้เคลื่อนที่เป็นแนวโค้งภายใต้สนามแม่เหล็กภายในท่อสุญญากาศ อิเล็กตรอนจะสูญเสียพลังงานบางส่วน โดยการปลดปล่อยออกมาในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่เรียกว่า “แสงซินโครตรอน”

 

คุณสมบัติแสงซินโครตรอน

1.มีสเปกตรัมที่ต่อเนื่อง (continuous spectrum)
2.มีความเข้มสูง (high intensity)
3.มีความคมสูงมาก (highly collimated)
4.มีลักษณะเป็นพัลส์ (pulse)
5.เป็นแสงที่รู้คุณสมบัติเชิงปริมาณ (brilliance)
6.เป็นแสงที่โพลาไรซ์ (polarized light)
7.เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่มีการปนเปื้อนต่ำ (clean environment)
 

เทคนิคการวิเคราะห์ที่เปิดให้บริการของของปฏิบัติการแสงสยาม

สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) ได้ดำเนินการพัฒนาเครื่องกำเนิดแสงสยาม เพื่อให้บริการแสงซินโครตรอนที่ครอบคลุมงานวิจัยแขนงต่าง ๆ อาทิ ฟิสิกส์ เคมี ชีวภาพ วัสดุศาสตร์ และอุตสาหกรรม เป็นต้น ปัจจุบันห้องปฏิบัติการแสงสยามมีเทคนิคการวิเคราะห์เปิดให้บริการได้แก่

          

1.เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์ (Time-resolved X-ray Absorption Spectroscopy : TRXAS)
 เป็นเทคนิคที่ใช้เพื่อศึกษาติดตามการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างระดับอะตอมของตัวอย่างขณะที่สภาวะแวดล้อม( อุณหภูมิ ความดัน แก๊ส กระแสและความต่างศักย์ไฟฟ้า ฯลฯ) เปลี่ยนแปลงไป ณ ขณะช่วงเวลาใดๆ  เช่น พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยา เซลล์เชื้อเพลิง เป็นต้น

2.เทคนิคการกระเจิงรังสีเอกซ์ที่มุมเล็ก (Small Angle X-ray Scattering : SAXS)
เป็นเทคนิคที่ใช้สำหรับศึกษาขนาด และโครงสร้างของวัตถุระดับนาโนเมตร เช่น วัสดุพอลิเมอร์ เส้นใย วัสดุนาโน และสารชีวภาพ เป็นต้น

3.เทคนิคโฟโตอิมิชชัน สเปกโตรสโกปี (Photoemission Spectroscopy : PES)
เป็นเทคนิคที่ใช้ศึกษาวัสดุที่มีขนาดระดับนาโนเมตร โดยใช้แสงย่านอัลตร้าไวโอเลต และรังสีเอกซ์พลังงานต่ำในการศึกษาพื้นผิวของวัสดุจากอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาเมื่อถูกแสงซินโครตรอนตกกระทบ เช่น การศึกษาคุณลักษณะของพื้นผิว และรอยต่อของชั้นผิววัสดุ

4.เทคนิคโฟโตอิมิชชัน อิเล็กตรอน ไมโครสโกปี (Photoemission Electron Microscopy : PEEM)
เป็นเทคนิคการถ่ายภาพในระดับจุลภาค และใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมี และโครงสร้างของธาตุองค์ประกอบ ณ บริเวณพื้นผิวของตัวอย่าง จึงเป็นประโยชน์ต่องานวิจัยทางด้านวัสดุศาสตร์ที่มีความต้องการปรับปรุงคุณสมบัติของพื้นผิววัสดุ

5.เทคนิคการสร้างโครงสร้างจุลภาคสัดส่วนสูง (Deep X-ray Lithography : DXL)
เป็นเทคนิคการสร้างแบบสามมิติขนาดจิ๋วระดับไมครอนด้วยรังสีเอกซ์พลังงานต่ำ สำหรับกระบวนการประดิษฐ์โครงสร้างจุลภาคสัดส่วนสูง (High-aspect-ratio Micromachining) และการอาบรังสีวัสดุ (Material X-ray Exposure) อีกทั้งยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมด้านต่าง ๆ เช่น ชิ้นส่วนไมโครมอเตอร์ เฟืองขนาดจิ๋ว เป็นต้น

               

6.เทคนิคการเรืองรังสีเอกซ์ด้วยลำแสงระดับไมโครเมตร (Micro-beam X-ray Fluorescence : µXRF)
เป็นเทคนิคที่ใช้ในการตรวจสอบ และติดตามองค์ประกอบเชิงอะตอม หรือชนิดของธาตุที่ประกอบขึ้นในตัวอย่างที่สนใจโดยอาศัยหลักการเรืองแสง เช่น หิน โละผสม หรือตัวอย่างสิ่งมีชีวิต เป็นต้น

7.เทคนิคการการดูดกลืนรังสีเอกซ์ (X-ray Absorption Spectroscopy : XAS)
เป็นเทคนิคที่ใช้สำหรับการศึกษาโครงสร้างระดับนาโนเมตร เพื่อให้ทราบข้อมูลสภาพแวดล้อมโดยรวมของอะตอม  สถานะเคมีของอะตอม และสถานะออกซิเดชั่นของอะตอม เช่น วิเคราะห์โครงสร้างของโมเลกุลสารพิษ และตรวจสอบผนึกนาโนของฟิล์มบาง เป็นต้น

8.เทคนิคอินฟราเรดไมโครสเปกโตรสโกปี (Infrared Microspectroscopy)
เป็นเทคนิคที่ใช้ศึกษาคุณสมบัติการดูดกลืนแสงย่านอินฟราเรดของสาร เพื่อใช้วิเคราะห์ชนิดของสารต่างๆ อาทิ สารชีวโมเลกุล พอลิเมอร์ โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อินฟราเรดในการศึกษาสารตัวอย่างที่มีขนาดเล็ก  เช่น เซลล์พืชหรือเซลล์สัตว์ เส้นผม เส้นใย เป็นต้น

9.เทคนิคการศึกษาโครงสร้างผลึกของโมเลกุลขนาดใหญ่ (Macromolecule Crystallography : MX)
เป็นเทคนิคที่ใช้การหักเหรังสีเอกซ์เพื่อศึกษาโครงสร้างของผลึกสารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ ซึ่งทำให้เราสามารถเข้าใจหน้าที่การทำงานของโมเลกุลเหล่านั้นได้ดียิ่งขึ้น เช่น ศึกษาโครงสร้างฮีโมโกลบินในเม็ดเลือดแดงของผู้ป่วยโรคทาลัสซีเมีย
 

การใช้ประโยชน์ของแสงซินโครตรอน

1.การแพทย์ และสาธารณสุข
ใช้ในการศึกษาโครงสร้าง 3 มิติของเชื้อโรคซึ่งสามารถทำให้มองเห็นรูปร่างลักษณะของเชื้อโรคต่างๆ ที่ตาเปล่า หรือกล้องจุลทรรศน์ไม่สามารถมองเห็นได้ เมื่อทราบโครงสร้างของเชื้อโรคแล้วจึงนำความรู้ดังกล่าวไปออกแบบ และพัฒนายารักษาโรค  หรือการตรวจหาโครงสร้างโมเลกุล และพันธะเคมีของยารักษาโรคต่างๆ 

  

 

2.อาหาร และการเกษตร
ใช้ในการตรวจสอบการปนเปื้อนโลหะ และสารเคมีบางชนิดที่มีปริมาณน้อยมาก ๆ ในอาหารแปรรูป เช่น การตรวจวัดหาสารปนเปื้อนที่มีปริมาณน้อยมาก ๆ ในอาหารทะเลแห้งส่งออก การวิเคราะห์โครงสร้างฟองอากาศของแป้งในขั้นตอนการผลิตขนมปัง เพื่อให้ได้ขนมปังที่นุ่ม อร่อย  หรือการศึกษาโครงสร้างของช็อกโกแลตว่าโครงสร้างรูปแบบใดที่ให้รสชาติกลมกล่อม เป็นต้น สำหรับด้านการเกษตร ใช้ในการศึกษาการปรับปรุงพันธุ์พืช เช่น การเพิ่มปริมาณกรดไขมันชนิดไม่อิ่มตัวในเมล็ด เป็นต้น

                       

 

3.เครื่องสำอาง  และผลิตภัณพ์เพื่อสุขภาพ
ใช้ในการศึกษาองค์ประกอบ และการกระจายตัวของสารชีวโมเลกุลภายในชั้นต่าง ๆ ของผิวหนัง เพื่อเป็นประโยชน์ต่อการคิดค้นพัฒนาผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง โดยเฉพาะผลิตภัณฑ์จำพวกครีมบำรุงผิว และยังใช้ศึกษากลไกการแพร่ผ่านชั้นผิวหนังของสารออกฤทธิ์ที่เป็นส่วนประกอบในเครื่องสำอาง และยังศึกษากลไกการซึมผ่านเข้าสู่เส้นผมของสารในผลิตภัณฑ์บำรุงผมอีกด้วย

 

 

4.ซอฟต์แวร์ ไมโครชิป และอิเล็กทรอนิกส์ 
ใช้ในการศึกษาสารกึ่งตัวนำชนิดฟิล์มบางเพื่อใช้ในการผลิตโซลาร์เซลล์ หรือใช้ในการพัฒนาส่วนประกอบของฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ โดยเฉพาะหัวอ่านแม่เหล็ก และสื่อบรรจุข้อมูล หรือใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตแม่แบบ ที่มีขนาดเล็กมากในระดับไมครอน หรือต่ำกว่าได้ ซึ่งมีความคาดเคลื่อนในแต่ละมิติน้อยมาก เช่น การผลิตแม่แบบสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ไมโครชิพในคอมพิวเตอร์ หรือชิ้นส่วนเครื่องจักรขนาดจิ๋ว เป็นต้น
 

               

 
5.ยานยนต์ และชิ้นส่วนยานยนต์
ใช้ในการวิเคราะห์สารกึ่งตัวนำเพื่อการผลิตเซลล์เชื้อเพลิงในแบตเตอรี่รถยนต์  ให้มีอายุการใช้งานได้ยาวนานขึ้น และมีต้นทุนการผลิตที่ต่ำลง  การผลิตแม่แบบลูกปืนขนาดจิ๋วในเซ็นเซอร์แอร์แบ็ครถยนต์ โดยแสงซินโครตรอนทำหน้าที่เสมือนสิ่วขนาดจิ๋วที่สามารถเซาะร่องที่ละเอียด มีลวดลายมาก และมีขนาดเล็กมาก ๆ  

   

 

6.โลหะ และวัสดุ
ใช้ในการปรับปรุงคุณสมบัติ และโครงสร้างของผลิตภัณฑ์ โดยปรับเปลี่ยนตัวแปรต่าง ๆ ที่ใช้ในการผลิต และวิเคราะห์โครงสร้างของโลหะที่ผลิตขึ้นที่สภาวะต่าง ๆ กัน อีกทั้ง ยังสามารถตรวจวิเคราะห์สารเจือปนที่กระจายตัวอยู่ในเนื้อโลหะ นอกจากนี้ ยังศึกษาลักษณะการเคลือบผิว ความทนทานต่อสภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกัน รวมถึงการศึกษาการเกิดลักษณะไม่พึงประสงค์ภายในเนื้อโลหะ หรือวัสดุประเภทต่าง ๆ

                  

 

 7.เส้นใย และสิ่งทอ
 ใช้ในการศึกษาการจัดเรียงตัวของสารเคลือบผิวผ้าในระดับนาโนเมตร หรือการวิเคราะห์โครงสร้างของเส้นใยนาโน เพื่อการปรับปรุง และพัฒนาสิ่งทอให้มีคุณสมบัติพิเศษ ทั้งยังใช้วิเคราะห์โครงสร้างของพอลิเมอร์ว่าเป็นชนิดใด และมีโครงสร้างแบบใด เพื่อนำไปทักทอเป็นเส้นใยที่มีคุณสมบัติพิเศษต่าง ๆ เช่น เส้นใยผ้าที่ผสมซิลเวอร์นาโนเพื่อฆ่าเชื้อโรค เป็นต้น

   

 

8.ยาง พอลิเมอร์ และเคมีภัณฑ์
ใช้เพื่อการตรวจสอบโครงสร้างของผลิตภัณฑ์ที่ทำจากยางพาราธรรมชาติ และยางสังเคราะห์ ในการพัฒนาให้มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ เช่น หาโครงสร้างยางรถยนต์ ที่จะทำให้มีความเหนียว ทนแรงกระแทกได้มากขึ้น การหาโครงสร้างของถุงมือยาง หรือถุงยางอนามัยที่ทำให้มีคุณสมบัติไม่ขาดง่าย ยืดหยุ่นสูง และบางเฉียบ

 

                                        

 

9.พลังงาน  และสิ่งแวดล้อม
ใช้ศึกษาวิจัยการเร่งปฏิกิริยาของเอธานอล และหาโครงสร้างระดับนาโนเมตรของวัสดุพอลิเมอร์อิเล็กโตรไลท์ เพื่อพัฒนาวัสดุที่นำมาใช้กับแบตเตอรี่แบบเซลล์แห้ง อีกทั้งศึกษาการสังเคราะห์ฟิล์มบางคาร์บอนคล้ายเพชร ที่ใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงให้มีสภาวะที่ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี สำหรับด้านสิ่งแวดล้อม แสงซินโครตรอนช่วยในการศึกษาระดับอะตอม และโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางเคมี ทางชีวภาพที่ควบคุมการสลาย และการเคลื่อนย้ายของสารปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อม เช่น กลไกการบำบัดโทลูอีนปนเปื้อนในอากาศด้วยพลูด่าง เป็นต้น

                        

 

การให้บริการของสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)

1.บริการแสงซินโครตรอนในการวิจัย และวิเคราะห์ข้อมูล

ห้องปฏิบัติการแสงสยามของสถาบันฯ ได้เปิดให้บริการแสงซินโครตรอน พร้อมทั้งอุปกรณ์ และ           เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์อันทันสมัยระดับมาตรฐานสากล เพื่อเป็นการส่งเสริม และสนับสนุนให้เกิดการใช้ประโยชน์จากแสงซินโครตรอนอย่างกว้างขวางในภาคอุตสาหกรรม
 

                        

                 
 2.บริการงานทางด้านเทคนิค และวิศวกรรม ได้แก่
    2.1 เทคโนโลยีสุญญากาศ
    2.2 เทคโนโลยีระบบหล่อเย็น และระบบการผลิตก๊าซเหลวเย็นยิ่งยวด Cryogenic (ฮีเลียมเหลว)
    2.3 เทคโนโลยีการออกแบบเครื่องมือวิทยาศาสตร์ CAD Design, Simulation
    2.4 เทคโนโลยีคลื่นวิทยุ (Radio Frequency  wave)
    2.5 การให้บริการที่ปรึกษาทางวิชาการ และเทคนิคการวิเคราะห์ด้วยแสงซินโครตรอน
    2.6 บริการให้เช่าอุปกรณ์ พร้อมการบริการโดยวิศวกรผู้มีความเชี่ยวชาญ ได้แก่
           - ออสซิลโลสโคป Oscilloscope
           - เครื่องวิเคราะห์สเปคตรัม Spectrum Analyzer
           - เครื่องตรวจจับการรั่วไหลของระบบสุญญากาศ และความดัน Helium Leak Detector 
           - เครื่องมือวิเคราะห์ทางเคมี  Mass spectrometer
           - เครื่องมือวัดตำแหน่งอย่างละเอียดด้วยเลเซอร์ Laser Tracker
           - เครื่องวิเคราะห์เครือข่าย Network Analyzer

   

3.การบริการถ่ายทอดเทคโนโลยีทางด้านแสงซินโครตรอน และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง  เช่น การสัมมนาการใช้ประโยชน์แสงซินโครตรอนแก่ภาคอุตสาหกรรมด้วยเทคนิคต่าง ๆ เป็นต้น

  

สถาบันฯ ได้ดำเนินการขึ้นทะเบียนกับกรมสรรพากรให้เป็นผู้รับทำการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยี ซึ่งภาคอุตสาหกรรมสามารถทำการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีกับสถาบันฯ ได้ โดยจะได้รับการหักค่าใช้จ่ายในการทำวิจัยได้ เป็นจำนวนร้อยละ 100 ของรายจ่ายที่ได้จ่ายไปเป็นค่าจ้างเพื่อทำการวิจัย อีกทั้งยังได้รับการยกเว้นภาษีเงินได้ สำหรับเงินได้ของบริษัท และห้างหุ้นส่วนนิติบุคคล เป็นจำนวนร้อยละ 100 ของรายจ่ายที่ได้จ่ายไปเป็นค่าจ้างเพื่อทำการวิจัยและพัฒนาให้แก่หน่วยงานของรัฐ หรือเอกชนตามที่กำหนด หรือเทียบเท่ากับ 200%

ผู้ประกอบการภาคอุตสาหกรรมสามารถสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการให้บริการได้ที่
สายด่วน Call center 0-4421-6666
ส่วนงานพัฒนาธุรกิจ
สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)
111 หมู่ 6 อาคารสิรินธรวิชโชทัย ถ.มหาวิทยาลัย  ต.สุรนารี  อ.เมือง  จ.นครราชสีมา 30000
 โทรศัพท์ 0-4421-7040  ต่อ 1607-8   โทรสาร 0-4421-7047 
Web Site  :  http://www.slri.or.th           
E-mail  :  bds@slri.or.th
     

 

 

รูปภาพ: 

พัฒนาโดย ศูนย์เทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร
สำนักงานปลัดกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี