Menu
   

aboutslri

         แสงซินโครตรอน เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นเดียวกับแสงที่มาจาก ดวงอาทิตย์ แต่แสงซินโครตรอนนั้นคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากอนุภาคที่ มีประจุ เช่น อิเล็กตรอน ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงเกือบเท่าความเร็วแสง และถูกบังคับให้เลี้ยงโค้งด้วยสนามแม่เหล็ก ทำให้อิเล็กตรอนสูญเสียพลังงานบางส่วน และปลดปล่อยออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่เรียกว่า “แสงซินโครตรอน”

รู้หรือไม่ว่า ?? คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Radiation) คือ คลื่นตามขวางที่ประกอบด้วยสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าที่ตั้งฉากซึ่งกันและกัน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อน ที่ เช่น คลื่นวิทยุ (Radio waves) คลื่นไมโครเวฟ (Microwaves) รังสีอินฟราเรด (Infrared) รังสีเอกซ์ (X-rays) เป็นต้น


generator

Beamline

1
ปืนอิเล็กตรอน (Electron Gun)

1

         ปืนอิเล็กตรอน ทำหน้าที่ผลิตอิเล็กตรอนจำนวนมหาศาล โดยการปล่อยกระแสไฟฟ้าให้กับไส้โลหะของปืนอิเล็กตรอนจนร้อน ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมา จากนั้นใช้ความต่างศักย์ไฟฟ้าแรงสูงขั้วบวกในการดึงอิเล็กตรอนให้วิ่งไปเข้า สู่เครื่องเร่งอนุภาคแนวตรงต่อไป


1
 เครื่องเร่งอนุภาคแนวตรง (Linear Accelerator : Linac)

2

         เครื่องเร่งอนุภาคแนวตรง ทำหน้าที่แบ่งอิเล็กตรอนที่ออกจากปืนอิเล็กตรอนให้เป็นกลุ่มๆ เรียกว่า electron bunch หลังจากนั้นจะเร่งอิเล็กตรอนในแนวเส้นตรงด้วยคลื่นไมโครเวฟ ให้มีพลังงานสูงถึง 40 ล้านอิเล็กตรอนโวลท์ (40 MeV) และส่งไปยังเครื่องเร่งอนุภาคแนววงกลม


3
 เครื่องเร่งอนุภาคแนววงกลม (Booster Synchrotron)

3

         เครื่องเร่งอนุภาคแนววงกลม ทำหน้าที่เพิ่มพลังงานอิเล็กตรอนในแนววงกลมด้วยคลื่นวิทยุ ซึ่งการที่จะเร่งอิเล็กตรอนให้มีพลังงานสูงมากตามที่เราต้องการด้วยเครื่อง เร่งอนุภาคในแนวเส้นตรงเพียงอย่างเดียวนั้น ตัวเครื่องเร่งอนุภาคจะต้องมีความยาวหลายกิโลเมตร แต่ด้วยการคิดค้นของนักวิทยาศาสตร์ จึงได้ออกแบบเครื่องเร่งอนุภาคแนววงกลม เพื่อบังคับอิเล็กตรอนให้วิ่งในแนววงกลม และมีพลังงานมากขึ้นเรื่อยๆ  จนกระทั่งมีพลังงานเท่ากับ 1, 000 ล้านอิเล็กตรอนโวลท์ (1 GeV) ในเวลาประมาณ 0.6 วินาที หรือเกือบเท่าความเร็วแสง แล้วจึงถูกส่งต่อไปยังวงกักเก็บอิเล็กตรอนต่อไป


4
 วงกักเก็บอิเล็กตรอน (Storage Ring
)

4

         วงกักเก็บอิเล็กตรอน ทำหน้าที่เร่งอิเล็กตรอนให้มีพลังงานสูงถึง 1,200 ล้านอิเล็กตรอนโวลท์ (1.2 GeV) วงกักเก็บอิเล็กตรอนประกอบด้วยแม่เหล็กชนิดต่างๆ ได้แก่ แม่เหล็กสองขั้ว สี่ขั้ว และหกขั้ว เพื่อทำหน้าที่บังคับให้อิเล็กตรอนพลังงานสูงเหล่านี้เคลื่อนที่ภายในท่อ สุญญากาศ โดยบริเวณที่เป็นแม่เหล็กบังคับเลี้ยวสองขั้ว (Bending magnet) จะเป็นบริเวณที่มีการปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเราเรียกว่า “แสงซินโครตรอน”


5
 ระบบลำเลียงแสง (Beamlines: BL)

5

         ระบบลำเลียงแสง คือ ระบบที่ทำหน้าที่นำและเลือกแสงซินโครตรอนในย่านที่เราต้องการ ที่ผลิตได้จาก
 วง กักเก็บอิเล็กตรอนมายังสถานีทดลอง ระบบลำเลียงแสง ประกอบด้วย ท่อสุญญากาศ (Vacuum)  กระจกรวมแสง (Collimating mirror) ระบบคัดเลือกพลังงานแสง (Monochromator) กระจกโฟกัสแสง (Focusing mirror) ระบบช่องสำหรับแสงส่องผ่าน (Slit) และอุปกรณ์ปลีกย่อยอื่นๆ ส่วนท้ายสุดของระบบลำเลียงแสงจะเป็นสถานีทดลอง ซึ่งมีระบบวัดสัญญาณติดตั้งอยู่เพื่อดำเนินงานด้วยเทคนิคการทดลองเฉพาะด้าน เพื่อทำการวิจัยต่อไป

         อุปกรณ์แทรก (Insertion Devices) การ ผลิตแสงซินโครตรอนนั้น หากต้องการแสงที่มีระดับความเข้มแสง และระดับพลังงานสูงตามที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการ จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์แทรก (insertion devices) ติดตั้งให้กับเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน โดยอุปกรณ์แทรกที่เรานำมาใช้ ณ เครื่องกำเนิดแสงสยามมี 3 ชนิด คือ
         Undulator ประกอบด้วย แม่เหล็กสองขั้วจำนวนมากวางสลับไปมา โดยมีสนามแม่เหล็กอยู่ในทิศตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน แม่เหล็กจำนวนมากทำให้อิเล็กตรอนเกิดการเลี้ยวโค้งหลายรอบ ซึ่งทุกรอบอิเล็กตรอนก็จะปลดปล่อยแสง
ซินโครตรอนออกมา แสงที่ปลดปล่อยออกมาจะรวมกันและถูกลำเลียงไปยังสถานีทดลอง ดังนั้นอุปกรณ์แทรก คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เพิ่มความเข้มแสงซินโครตรอน
         Superconducting wavelength shifter (SWLS) คือ อุปกรณ์แทรกอีกชนิดหนึ่งที่มีจำนวนแม่เหล็กสองขั้วน้อยกว่า undulator แต่มีค่าสนามแม่เหล็กสูงกว่าทำให้เกิดการเลี้ยวโค้งของอิเล็กตรอนที่รุนแรง กว่า เป็นผลให้แสงที่ผลิตได้จาก wavelength shifter นั้นมีพลังงานสูงกว่าเมื่อเทียบกับแม่เหล็กสองขั้วหรือ undulator การที่จะผลิตสนามแม่เหล็กความเข้มสูงนั้นจำเป็นจะต้องใช้ขดลวดเหนี่ยวนำที่ เป็นซุปเปอร์คอนดักเตอร์ โดยค่าแม่เหล็กที่ผลิตได้จากอุปกรณ์แทรก ณ สถาบันฯ  
มีค่าเท่ากับ 6.5 เทสลา เพื่อผลิตแสงให้มีพลังงานในช่วงเอกซ์พลังงานสูง (hard X- rays)
         Multi-pole wiggler (MPW) คือ แม่เหล็กถาวรประเภทแม่เหล็กหลายขั้ว เพื่อเพิ่มพลังงานของแสงซินโครตรอน สำหรับการผลิตรังสีเอกซ์พลังงานสูง ซึ่งมีความถี่ใกล้เคียงกับความถี่ของรังสีแกมมา


6
 สถานีทดลอง (Experimental Station)

         ณ สถานีทดลอง เมื่อแสงซินโครตรอนวิ่งชนกับตัวอย่างจะเกิด
การก ระเจิง (Scattering) การดูดกลืน (Absorption) การปลดปล่อย (Emission) หรือการเรืองรังสี (Fluorescence) แล้วผ่านตัวตรวจวัดสัญญาณ (Detector) ซึ่งข้อมูลต่างๆ จะถูกส่งไปยังคอมพิวเตอร์และประมวลผลโดยนักวิทยาศาสตร์ เพื่อนำไปวิเคราะห์โครงสร้างของสสารในระดับโมเลกุลหรือโครงสร้างอะตอม


pall


2

00125545 2

n1 ขั้นตอนที่หนึ่ง คือ การผลิตอิเล็กตรอน โดยการปล่อยกระแสไฟฟ้าให้กับไส้โลหะของปืนอิเล็กตรอนจนร้อน จนทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมา จากนั้นจึงใช้ความต่างศักย์ไฟฟ้าแรงสูงขั้วบวกในการดึงอิเล็กตรอนให้วิ่งไป ในทิศทางเดียวกัน

n2 ขั้นตอนที่สอง เป็นการเร่งความเร็วอิเล็กตรอนในแนวเส้นตรง ด้วยเครื่องเร่งอนุภาคแนวตรง หรือ linac เพื่อเร่งอิเล็กตรอนมีความเร็วสูงในระดับที่ต้องการ (40 ล้านอิเล็กตรอนโวลท์) จากนั้นป้อนอิเล็กตรอนนี้เข้าสู่เครื่องเร่งอนุภาคแนววงกลมหรือเครื่องซินโค รตรอน

n3 ขั้นตอนที่สาม อิเล็กตรอนภายในเครื่องซินโครตรอนจะถูกบังคับให้วิ่งเป็นวงกลมและ มีความเร็วเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งมีความเร็วสูงเกือบเท่าความเร็วแสง (1, 000 ล้านอิเล็กตรอนโวลท์ หรือ 1 GeV) หลังจากนั้นอิเล็กตรอนจะส่งเข้าสู่วงกักเก็บอิเล็กตรอนเป็นขั้นตอนสุดท้าย

n4 ขั้นตอนที่สี่ วงกักเก็บอิเล็กตรอนทำ หน้าที่เพิ่มพลังงานเร่งอิเล็กตรอนให้มีพลังงานสูงถึง 1,200 ล้านอิเล็กตรอนโวลท์ (1.2 GeV) เพื่อการผลิตแสงซินโครตรอน ด้วยการใช้สนามแม่เหล็กบีบบังคับให้อิเล็กตรอนเลี้ยวเบนและปลดปล่อยแสงหรือ โฟตอนออกมาขณะเลี้ยวเบน และกักเก็บอิเล็กตรอนที่ผลิตขึ้น เพื่อนำแสงซินโครตรอนมาใช้ประโยชน์และให้บริการแก่นักวิทยาศาสตร์ในงานวิจัย ด้านต่างๆ ต่อไป

infographic


kmslrikmslri2


p1
p2
p3
p4
p5
p6
p7


a1
bl1.1
bl1.2
bl1.3
bl2.2
bl3.2
bl3.2b
bl4.1
bl5.2
bl6a
bl6b
bl7.2
bl8


staptraining

Go to top