คำถามที่พบบ่อย

แสงซินโครตรอนเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นเดียวกับแสงที่มาจากดวงอาทิตย์ แต่แสงซินโครตรอนนั้น คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากอนุภาคที่มีประจุ เช่น อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงเกือบเท่าความเร็วแสง และถูกบังคับให้เลี้ยงโค้งด้วยสนามแม่เหล็กทำให้อิเล็กตรอนสูญเสียพลังงานบางส่วนและปลดปล่อยออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เรียกว่า “แสงซินโครตรอน”

♦ ตัวอย่างการใช้ประโยชน์ด้านการแพทย์ด้วยแสงซินโครตรอนและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง

แสงซินโครตรอนกับงานวิจัยโรคมะเร็ง

ใช้เป็นเครื่องมือในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงเชิงลึกที่เกิดขึ้นภายในเซลล์มะเร็ง ช่วยให้ได้ข้อมูลแบบใหม่เพิ่มขึ้นมาจากวิธีปกติ และให้ผลที่รวดเร็วและแม่นยำกว่า เช่น การศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางชีวโมเลกุลในเซลล์มะเร็งเต้านมโดยใช้โปรตีนสกัดจากดักแด้ไหม เป็นต้น

แสงซินโครตรอนกับงานวิจัยเซลล์ต้นกำเนิด (สเต็มเซลล์)

ใช้เป็นเครื่องมือบ่งชี้ในการตรวจวิเคราะห์และติดตามการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ต้นกำเนิดไปเป็นเซลล์เป้าหมายได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยลดข้อจำกัดในการวิเคราะห์ทางชีวโมเลกุลที่ปกติมีค่าใช้จ่ายสูง ลดขั้นตอนและต้นทุนในการตรวจชี้

แสงซินโครตรอนกับงานวิจัยกระดูก

ใช้แสงซินโครตรอนวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของกระดูก เช่น การวิเคราะห์กระดูกอ่อนผิวข้อและกระดูกใต้ผิวข้อ เพื่อศึกษาพยาธิสภาพของการเกิดโรคข้อเข่าเสื่อม ช่วยให้สามารถพิสูจน์ทราบสาเหตุของการเกิดโรค เป็นต้น

แสงซินโครตรอนกับงานวิจัยพัฒนายา เช่น

การใช้แสงซินโครตรอนในการศึกษาการจัดเรียงโมเลกุลของแป้งเม็ดมะขามสำหรับผสมตัวยารักษาโรค เพื่อควบคุมอัตราการปล่อยตัวยาภายหลังการบริโภค

การใช้แสงซินโครตรอนในย่านรังเอกซ์พลังงานสูงเพื่อหาโครงสร้างสามมิติของเอนไซม์ Triosephosphate Isomerase จากเชื้อ Leishmania siamensis ซึ่งทำให้รู้ถึงกลไกการทำงานของโปรตีนมุ่งเป้า อันจะเป็นประโยชน์ในการออกแบบตัวยาที่จะยับยั้งเชื้อก่อโรคต่อไป เป็นต้น

♦ ตัวอย่างการใช้ประโยชน์ด้านอาหารและการเกษตรด้วยแสงซินโครตรอนและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง

การตรวจสอบสายพันธุ์ไก่โคราชแท้

การใช้แสงซินโครตรอนในย่านรังสีอินฟราเรดตรวจสอบสายพันธุ์ไก่นี้ เปรียบเสมือนการตรวจสอบลายพิมพ์นิ้วมือของตัวอย่างเนื้อไก่แต่ละพันธุ์ สามารถใช้จำแนกความแตกต่างของคุณภาพของเนื้อสัตว์ได้

การศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของข้าวไทย

เราสามารถใช้แสงซินโครตรอนวิเคราะห์การสะสมธาตุอาหารในเมล็ดข้าวได้ว่า เป็นธาตุชนิดใดบ้าง กระจายตัวอยู่อย่างไร รวมทั้งศึกษาข้อมูลโครงสร้างในระดับเซลล์ของเมล็ดข้าวได้ ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อการปรับปรุงและพัฒนาพันธุ์ข้าวไทยให้มีคุณค่าทางโภชนาการสูงขึ้นต่อไป

การใช้แสงซินโครตรอนวิเคราะห์หาสาเหตุของโรคเปลือกไม้ในยางพารา

โดยการวิเคราะห์ใบของต้นยางพาราปกติและที่เป็นโรคเปลือกไม้ ด้วยแสงซินโครตรอนในย่านรังสีเอกซ์ เพื่อใช้เป็นข้อมูลประกอบการหาสาเหตุของโรคพืชต่อไป

การศึกษาการเปลี่ยนแปลงของสารชีวโมเลกุลภายในเซลล์ของพริกที่ถูกชักนำด้วยเชื้อแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ ให้เกิดความต้านทานโรคกุ้งแห้งในพริก ทดแทนการใช้สารเคมีในการกำจัดโรคพืช ซึ่งเป็นอีกทางเลือกในการลดปัญหาสารเคมีตกค้างในพริก

♦ ตัวอย่างการใช้ประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมด้วยแสงซินโครตรอนและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง

การศึกษาการสะสมของแคดเมียมในต้นข้าว

การใช้เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์และการเรืองรังสีเอกซ์ ในการศึกษาการสะสมปริมาณแคดเมียมในต้นข้าว ที่มีการใช้จุลินทรีย์ตรึงโลหะหนักจำพวกแคดเมียม ให้เปลี่ยนแคดเมียมคลอไรด์ที่มีความเป็นพิษและละลายน้ำได้ดี เป็นแคดเมียมซัลไฟล์ที่ไม่เป็นพิษและไม่ละลายน้ำ ลดการถูกดูดซึมไปในข้าว

การศึกษาการดูดซับโลหะแคดเมียมและสังกะสีของต้นว่านมหากาฬ การใช้เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์ศึกษาการดูดซับโลหะแคดเมียมและสังกะสีของต้นว่านมหากาฬ ที่ทีการกระจายตัวในส่วนต่าง ๆ ของลำต้น สำหรับการนำไปประยุกต์ใช้ในการบำบัดด้านสิ่งแวดล้อมในดิน

♦ ตัวอย่างการใช้ประโยชน์ด้านพลังงานด้วยแสงซินโครตรอนและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง

การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาหรับการแยกโมเลกุลน้ำเพื่อผลิตก๊าซไฮโดรเจนสำหรับทำเซลล์เชื้อเพลิง : การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการแยกโมเลกุลน้ำเพื่อผลิตก๊าซไฮโดรเจนสำหรับทำเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel cell) โดยใช้แสงซินโครตรอน เซลล์เชื้อเพลิงเป็นพลังงานทางเลือกที่น่าสนใจเนื่องจากเป็นพลังงานที่สะอาด เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เพราะแหล่งของสารตั้งต้นที่นำมาใช้ในการผลิตพลังงานในกระบวนการนี้คือ น้ำและพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งมีอยู่อย่างไม่จำกัด
การเพิ่มประสิทธิภาพแบตเตอรี่ชนิดไอออนลิเทียม : แบตเตอรี่ชนิดไอออนลิเทียม กำลังเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรดาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นักวิจัยจึงประยุกต์ใช้เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์จากแสงซินโครตรอนเพื่อศึกษาและพัฒนาศักยภาพของวัสดุชนิดใหม่ที่จะนำมาใช้เป็นขั้วบวกและขั้วลบในแบตเตอรี่ชนิดนี้ โดยมุ่งหวังเพิ่มประสิทธิภาพการกักเก็บพลังงานของแบตเตอรี่ให้ใช้งานได้ยาวนานยิ่งขึ้น

♦ ตัวอย่างการใช้ประโยชน์ด้านอัญมณีด้วยแสงซินโครตรอนและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง

การศึกษาธาตุสำคัญที่มีในไพลิน โดยธาตุที่ให้สีสำคัญคือเหล็กจะมีมากกว่าไทเทเนียมในธรรมชาติ และสามารถหาเลขสถานะออกซิเดชั่นของธาตุให้สีสำคัญพบว่าเป็น Fe3+ และ Ti4+
การหาสาเหตุของการเปลี่ยนสีของไข่มุกน้ำจืด เมื่อผ่านการอาบรังสีแกมม่า ธาตุแมงกานีสในไข่มุกมีการเปลี่ยนแปลงสถานะทางเคมี ทำให้เกิดการจัดเรียงตัวใหม่ของโครงสร้างของสารประกอบของแมงกานีสในไข่มุก ทำให้สีของไข่มุกเปลี่ยนจากสีขาวกลายเป็นสีทอง และถ้าผ่านการอาบรังสีปริมาณมากขึ้นสีของไข่มุกก็จะเข้มขึ้นจนกลายเป็นสีดำ
การประยุกต์ใช้แสงซินโครตรอน เพื่อเพิ่มมูลค่าของไข่มุกน้ำจืด เป็นการสร้างนวัตกรรมใหม่ที่ได้ยื่นจดสิทธิบัตรต่อกรมทรัพย์สินทางปัญญาแล้ว ๒ ฉบับ

ไข่มุกสีทอง นวัตกรรมต้นแบบในการเปลี่ยนสีไข่มุกน้ำจืดสีขาวเป็นสีทอง

ไข่มุกพิมพ์ลาย อาศัยเทคโนโลยีในการพิมพ์ลายที่วิจิตรประณีตในระดับไมโครเมตร

♦ ตัวอย่างการใช้ประโยชน์ด้านโบราณคดีด้วยแสงซินโครตรอนและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง

ไขปริศนากระจกเกรียบโบราณ

การศึกษาคุณสมบัติของกระจกเกรียบโบราณด้วยแสงซินโครตรอน เพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีว่า กระจกเกรียบแต่ละสีว่ามีองค์ประกอบด้วยธาตุชนิดใดบ้าง มีปริมาณเท่าไร ด้วยเทคนิคการเรืองรังสีเอกซ์ นอกจากนี้ได้ศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับการเรียงตัวของโครงสร้างอะตอมของธาตุองค์ประกอบเหล่านั้น ด้วยเทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์ อันจะนำไปสู่การบูรณะวัดพระศรีรัตนศาสดารามได้อย่างสมบูรณ์ต่อไป

ศึกษาวิจัยคุณสมบัติของเครื่องปั้นดินเผาบ้านเชียงด้วยแสงซินโครตรอน เพื่อนำไปแยกแยะความแตกต่างระหว่างเครื่องปั้นดินเผาบ้านเชียงของแท้และของที่ทำเลียนแบบขึ้นมา โดยใช้เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์ สู่การพัฒนาวิธีการแยกแยะเครื่องปั้นดินเผาบ้านเชียงของแท้และของทำเทียมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

♦ ตัวอย่างงานวิจัยชั้นนำจากการใช้ประโยชน์แสงซินโครตรอน

วารสาร Nature Materials ซึ่งมีค่า JIF สูงถึง 39.737 ซึ่งเป็นงานวิจัยโดย ผศ. ดร. วรวัฒน์ มีวาสนา แห่งสำนักวิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี เกี่ยวกับการวิจัยสนิมโลหะ
วารสาร Advanced Energy Materials ซึ่งมีค่า JIF เท่ากับ 16.721 ซึ่งเป็นงานวิจัยโดย ผศ. ดร. นงลักษณ์ มีทอง แห่งภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น เกี่ยวกับการพัฒนาแบตเตอรี่
ผลงานของ รศ. ดร. ทรงพล กาญจนชูชัย แห่งภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ซึ่งทำงานวิจัยเกี่ยวกับการเกิดโครงสร้างจุลภาคซึ่งเคลื่อนที่ได้บนพื้นผิวของสารกึ่งตัวนำ ขึ้นเป็นหน้าปกของวารสาร
งานวิจัยของ รศ. ดร. มนตรี สว่างพฤกษ์ แห่งศูนย์ Frontier Research Center สถาบันวิทยสิริเมธี ซึ่งทำงานวิจัยเกี่ยวกับการคิดค้นวัสดุคอมโพสิทโดยมีองค์ประกอบของกราฟีนออกไซด์และโลหะออกไซด์อื่นๆ ขึ้นเป็นหน้าปกของวารสาร

♦ ตัวอย่างการใช้ประโยชน์แสงซินโครตรอนและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องเพื่ออุตสาหกรรม

– บริษัทเจริญโภคภัณฑ์อาหาร จำกัด (มหาชน) หรือ CPF : หาที่มาของจุดขาวบนเปลือกกุ้ง ซึ่งเกิดจากผลึกของธาตุแคลเซียมแยกตัวออกมาจากโครงสร้างไคติน เนื่องจากการสูญเสียน้ำจากเปลือกกุ้ง ที่อุณหภูมิต่ำเป็นระยะเวลานาน โดยข้อมูลนี้สามารถนำไปช่วยในการจัดการเก็บรักษาและจำหน่ายกุ้งแช่แข็ง รวมถึงเพิ่มมูลค่าการส่งออกกุ้งแช่แข็งได้กว่า 1,350 ล้านบาท

– บริษัท เบทาโกร จำกัด (มหาชน) : ศึกษาคุณภาพเนื้อสุกรภายใต้เครื่องหมายการค้า S-Pure จากสายพันธุ์ที่แตกต่างกันในเชิงคุณสมบัติทางกายภาพและคุณค่าทางโภชนาการ พบว่ามีการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างโปรตีนของเนื้อที่ปรุงสุกในอุณหภูมิที่แตกต่างกัน และส่งผลต่อการย่อยอาหารของผู้บริโภค

– บริษัท อุตสาหกรรมแป้งมันบ้านโป่ง : วิจัยและพัฒนาการผลิตกลูแคนจากแป้งมัน โดยทำการศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของผลิตภัณฑ์จากสภาวะการผลิตที่หลากหลาย เพื่อให้ทราบถึงสภาวะการผลิตที่ให้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ ใช้ในการผลิตอาหารเหลวสำหรับผู้ป่วย หรือใช้เป็นสารเคลือบกลิ่นรส เป็นต้น

– บริษัทสงวนวงษ์ อุตสาหกรรม จำกัด : วิจัยและพัฒนากระบวนการผลิตไฟเบอร์คุณภาพสูงจากกากมันสำปะหลัง เพื่อสามารถกำหนดกระบวนผลิตที่ให้คุณสมบัติไฟเบอร์ตรงตามความต้องการสูงสุด

– บริษัท ไทยโพลิเอททีลีน จำกัด : ศึกษาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึก จากการพัฒนาสูตรการผลิตผลิตภัณฑ์เม็ดพลาสติกชนิดใหม่ นำไปสู่การพัฒนาปรับปรุงผลิตภัณฑ์เม็ดพลาสติกที่สามารถตอบสนองความต้องการของลูกค้า และสามารถเพิ่มยอดขายได้กว่า 60 ล้านบาท/ปี

– บริษัท สหวิริยาสตีลอินดัสตรี จำกัด (มหาชน) : วิเคราะห์หาสาเหตุการเกิดลายไม้บนเหล็ดรีดร้อน รวมถึงร่วมหาวิธีแก้ไขในประบานการผลิต ซึ่งสามารถลดการเกิดของเสียกว่า 24.2 ล้านบาท/ปี พร้อมกันนี้ยังทำการศึกษาสาเหตุการเกิดสีดำที่ผิวของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ เพื่อปรับปรุงกระบวนการผลิตให้ได้สีตามมาตรฐาน สามารถลดมูลค่าความเสียหายได้อย่างน้อย 16.74 ล้านบาท/ปี

– บริษัทอีตันอินดัสทรีส์ (ประเทศไทย) จำกัด : ร่วมปรับปรุงและพัฒนาผลิตภัณฑ์ ด้ามจับไม้กอล์ฟ (Golf grip) ที่เกิด Blooming ของผลึกสีขาวบนผิวของด้ามจับไม้กอล์ฟ จึงนำไปสู่การปรับปรุงสูตรการผลิตที่เหมาะสม ลดการสูญเสียที่จะเกิดขึ้นจากการผลิตกว่า 28 ล้านบาท/ปี

– บริษัท เบนช์มาร์ค อิเลคทรอนิคส์ (ประเทศไทย) จำกัด (มหาชน) : วิเคราะห์หาองค์ประกอบทางเคมีของสารปนเปื้อนบน Chip Component หาวิธีป้องกันปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในกระบวนการผลิตต่อไป งานวิจัยนี้ สามารถเพิ่มความเชื่อมั่นของลูกค้า และลดความสูญเสียจากการผลิตกรณีลูกค้าไม่ส่งคืนสินค้า กว่า 180,000 บาท

♦ เครื่องแสดงผลอักษรเบรลล์ 20 เซลล์

สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) เครื่องต้นแบบแสดงผลอักษรเบรลล์20 เซลล์เป็นงานวิจัยที่พัฒนาต่อยอดจากโครงการงานวิจัยชุดแสดงผลอักษรเบรลล์ ขนาด 3 เซลล์ ในปี 2556 เพื่อสร้างประโยชน์ให้กับผู้พิการทางสายตาและสังคม เครื่องต้นแบบแสดงผลอักษรเบรลล์ 20 เซลล์นั้น พัฒนาการทำงานด้วยหลักการเคลื่อนที่ขึ้นลงของจุดแสดงผลที่ซ่อนอยู่ภายในหน้าจอสัมผัส โดยอาศัยวัสดุเพียโซอิเล็กทริคและการควบคุมแรงดันไฟฟ้า จุดแสดงผลแต่ละจุดที่ทำงานแยกจากกัน จะเคลื่อนที่ขึ้นโดยปลายด้านบนสุดจะโผล่ขึ้นเหนือหน้าจอสัมผัสประมาณ 0.5 มิลลิเมตร ทำให้ปลายนิ้วสามารถสัมผัสได้การเคลื่อนที่ของแต่ละจุดจะถูกควบคุมด้วยวงจรไฟฟ้าที่มีโปรแกรมแปลงจากอักษรปกติเป็นรหัสอักษรเบรลล์ โดยเครื่องต้นแบบที่พัฒนาขึ้นนี้สามารถอ่านข้อมูลได้จากหน่วยความจำภายนอก (SD card) หรือเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์เพื่ออ่านไฟล์ข้อความ รวมทั้งการอ่านตัวอักษรจากหน้าเว็บไซด์ทั่วไปได้เครื่องแสดงผล อักษรเบรลล์ได้ผ่านการทดสอบกับผู้พิการทางสายตา พบว่าสามารถแสดงผลได้ถูกต้องถึง 97% ซึ่งนำไปพัฒนาต่อยอดเพื่อผลิต เชิงพาณิชย์ให้มีต้นทุนต่ำกว่าการนำ เข้าจากต่างประเทศ ช่วยพัฒนาคุณภาพชีวิตของผู้พิการทางสายตา

♦ ไข่มุกสีทอง ด้วยแสงซินโครตรอน

คณะนักวิทยาศาสตร์จาก BL8 สถาบันฯ ร่วมมือกับ อาจารย์สรพงศ์ พงศ์กระพันธุ์ นักวิจัยจาก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ได้ทำการค้นคว้าวิจัย เพื่อเพิ่มมูลค่าให้กับอุตสาหกรรมอัญมณีไทย เช่น การใช้เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์ศึกษาพลอยไพลิน การทำความเข้าใจองค์ประกอบที่มีผลต่อสีของโทแพซ และการหาธาตุที่เป็นองค์ประกอบในกลไกการ เปลี่ยนสีของไข่มุกดำ เป็นต้น จากการใช้เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์ศึกษาไข่มุกนั้น นำไปสู่องค์ความรู้ใหม่ในการสร้างนวัตกรรมไข่มุก สีทอง สร้างขึ้นจากการฉายแสงซินโครตรอน เพื่อเปลี่ยนจากไข่มุกน้ำจืดทั้งจากธรรมชาติและไข่มุกเลี้ยง เปลี่ยนเป็นสีทองเฉพาะที่โดดเด่นได้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นแห่งแรกและแห่งเดียวในโลก โดยไม่ไปบดบังหรือทำลายคุณสมบัติที่ดีอื่น ๆ ของไข่มุก เช่น น้ำหนัก ความแวววาว และกระบวนการนี้ไม่มีรังสีตกค้าง จึงมั่นใจได้ในด้านความปลอดภัย สามารถเพิ่มมูลค่าของไข่มุกน้ำจืดสีขาวที่ปกติมีมูลค่าต่ำ ให้มีมูลค่าเพิ่มสูงขึ้นได้

♦ ไฟเบอร์คุณภาพสูงจากกากมันสำปะหลัง

สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน ให้คำปรึกษาและวิเคราะห์คุณสมบัติทางเคมีของไฟเบอร์ให้แก่บริษัท สงวนวงษ์อุตสาหกรรม จำกัด ซึ่งเป็นผู้ผลิตและจำหน่ายแป้งมันสำปะหลังที่ใหญ่ที่สุดในเอเชีย เพื่อทำการพัฒนากระบวนการผลิตไฟเบอร์ ให้ไฟเบอร์ให้มีสีขาวมากขึ้น ลดปริมาณไซยาไนต์ และมีคุณสมบัติอื่นๆ ตามที่ต้องการโดยใช้เทคนิค FTIR spectroscopy ให้ข้อมูลความเป็นเอกลักษณ์ของไฟเบอร์ที่ผลิตด้วยกระบวนการผลิตที่แตกต่างกันได้ โดยให้ข้อมูลของเซลลูโลสเฮมิเซลลูโลสลิกนิน และบอกถึงสัดส่วน อะไมโลสและอะไมโลเพคตินและสารประกอบทางเคมีอื่นๆ ได้ช่วยให้สามารถกำหนดกระบวนการผลิตที่เหมาะสม ผลิตภัณฑ์ที่ได้สามารถนำไปผสมกับอาหารประเภทต่างๆ และเพิ่มยอดขายให้แก่บริษัทฯ ได้มากขึ้น

♦ “เอสซีจี เคมิคอลส์” พัฒนาสารเติมแต่งจากน้ำมันหนักกระบวนการปิโตรเคมี

บริษัท เอสซีจีเคมิคอลส์ จำกัด พัฒนาผลิตภัณฑ์ชนิดใหม่ที่ได้จากการแปรรูปน้ำมันหนักจากกระบวนการปิโตรเคมีโดยใช้เทคนิค X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) และ X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) จากแสงซินโครตรอนวิเคราะห์พื้นผิวของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน (ของแข็ง) เพื่อศึกษาชนิดของธาตุ หรือโลหะต่างๆ สถานะ ออกซิเดชันของธาตุและหมู่โครงสร้างของสารประกอบที่มีอยู่ในสารประกอบไฮโดรคาร์บอนนั้นเพื่อเป็นข้อมูลในการพัฒนาเป็นสารเติมแต่งหรือแปรรูปน้ำมันหนักที่เกิดจากกระบวนการปิโตรเคมีทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ใหม่ที่สามารถเพิ่มยอดขายได้โดยจากเดิมที่สามารถจำหน่ายได้ประมาณ 8,000 ตัน/ปีใน ราคาประมาณ 450 ดอลลาร์สหรัฐ/ตัน และผลิตภัณฑ์ที่ปรับปรุงขึ้นมาใหม่ สามารถเพิ่มราคาขึ้นเป็น 550 ดอลลาร์สหรัฐ/ตัน หรือเพิ่มขึ้นประมาณร้อยละ 22 ทำให้เกิดมูลค่าเพิ่มประมาณ 0.8 ล้านดอลลาร์สหรัฐ/ปี หรือ 24 ล้านบาท/ปี

♦ ขนไก่ป่นอาหารสัตว์โปรตีนคุณภาพสูง

บริษัท ศูนย์วิทยาศาสตร์เบทาโกร จำกัด ร่วมกับมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ได้พัฒนาอาหารสัตว์จากขนไก่ป่น โดยการผลิตจากการย่อยด้วยเอ็นไซม์เคอราติเนส เพื่อให้สัตว์ดูดซึมได้ดีขึ้น ในการคัดเลือกสภาวะการผลิตที่เหมาะสมจำเป็นต้องตรวจสอบโครงสร้างที่เปลี่ยนไปของโปรตีน สถาบันฯ ได้ให้ความร่วมมือในงานวิจัยศึกษาสภาวะที่เหมาะสมดังกล่าว โดยการวิเคราะห์ด้วยแสงอินฟราเรดเพื่อให้ทราบโครงสร้างทุติยภูมิของโปรตีน ซึ่งสัมพันธ์กับคุณสมบัติในการย่อย หรือคุณภาพทางการบริโภคและเพื่อพัฒนาเป็นฐานข้อมูลที่ใช้ในการตรวจสอบการผลิตต่อไป การศึกษานี้จึงเป็นการเพิ่มมูลค่าให้แก่บริษัท ซึ่งเป็นการใช้ประโยชน์จากผลิตผลพลอยได้จากโรงงานชำแหละไก่ที่เหลือทิ้งจากการแปรรูป 1,200 ตันต่อเดือน

♦ กุ้งแช่แข็งปลอดภัย จุดขาวแคลเซียมบนเปลือก

บริษัท เจริญโภคภัณฑ์อาหาร จำกัด (มหาชน) ซึ่งเป็นบริษัทผู้ส่งออกกุ้งแช่แข็งรายใหญ่ของประเทศ ทางบริษัทฯ ได้พบการเกิดจุดขาวขึ้นที่บนเปลือกกุ้งภายหลังจากการเก็บผลิตภัณฑ์แช่แข็งที่อุณหภูมิ-25 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 3 สัปดาห์ สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน จึงการทดสอบจุดสีขาวดังกล่าว โดยใช้กล้องจุลทรรศน์และใช้เทคนิคทางแสงอินฟราเรด ทำให้พบว่าจุดขาวนั้นคือผลึกของธาตุแคลเซียมและฟอสเฟตที่ก่อตัวขึ้นมาภายหลัง ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อน้ำระเหยออกไป (dehydrate) ภายใต้สภาวะแช่แข็งทำให้แคลเซียมแยกตัวออกมาจากโครงสร้าง ไคตินของเปลือกกุ้ง ดังนั้น จุดขาวนี้จึงไม่ใช่เกิดจากการติดเชื้อโรคใดๆ และมั่นใจว่ากุ้งแช่แข็งปลอดภัยต่อการบริโภค ข้อมูลที่ได้มีส่วนช่วยในการบริหารจัดการสภาวะการเพาะเลี้ยง การเก็บรักษากุ้งแช่แข็ง และกำหนดระยะเวลาการขายให้รวดเร็วก่อนการกระตุ้นให้เกิดผลึกแคลเซียมขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มมูลค่าการส่งออกกว่า 1,350 ล้านบาท/ปี

♦ การศึกษากระจกเกรียบโบราณด้วยแสงซินโครตรอน

นักวิจัยของสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน ได้ทำการศึกษาคุณสมบัติของกระจกเกรียบจากวัดพระศรีรัตนศาสดาราม หรือ “วัดพระแก้ว” ตามแนวพระราชดำริของสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี โดยศึกษาทั้งองค์ประกอบทางเคมี และโครงสร้างอะตอมของกระจกตัวอย่างด้วยแสงซินโครตรอน เพื่อจุดมุ่งหมายที่จะทำกระจกเกรียบขึ้นมาใหม่ที่มีคุณสมบัติเหมือนของเดิมทุกประการ สำหรับการบูรณปฏิสังขรณ์โบราณสถานของชาติในอนาคต

การศึกษากระจกเกรียบโบราณด้วยแสงซินโครตรอน ด้วยเทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์ เพื่อหาว่ากระจกแต่ละสีประกอบด้วยธาตุชนิดใดบ้าง และมีปริมาณเท่าไร นอกจากนี้ ยังได้ศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับโครงสร้างอะตอมของธาตุว่า องค์ประกอบเหล่านั้น เรียงตัวกันแบบใด ซึ่งเป็นองค์ความรู้ที่สำคัญทำให้ทราบถึงการเกิดของแต่ละสีในเนื้อแก้วกระจก คณะนักวิจัยประสบความสำเร็จรู้ถึงองค์ประกอบของกระจกเกรียบที่มีอายุกว่า 150 ปี

♦ “เบนช์มาร์ค อิเลคทรอนิคส์” มั่นใจซินโครตรอนตรวจสอบ Chip Component

บริษัท เบนช์มาร์ค อิเลคทรอนิคส์ (ประเทศไทย) จำกัด (มหาชน) ผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ประเภทแผงวงจรไฟฟ้า มีการควบคุมคุณภาพการผลิตของผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่อง จึงร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์สถาบันฯ ศึกษาถึงธาตุที่เป็นองค์ประกอบของสารสีน้ำเงิน และสีทองแดง บน Chip Component ด้วยเทคนิค XRF และวิเคราะห์สถานะออกซิเดชันของธาตุนั้น เพื่อให้ทราบถึงโอกาสการเกิดการกัดกร่อน ที่อาจเกิดขึ้นบน Chip component ด้วยเทคนิค X-Ray Absorption Spectroscopy (XAS) ณ สถานีทดลอง BL8 นอกจากนี้ ยังได้ศึกษาถึงสารที่ปนเปื้อนสารต่าง ๆ บน Chip Component โดยใช้เทคนิค FTIR-Microspectroscopy เพื่อใช้ในการหาสาเหตุในการปนเปื้อนและหาวิธีป้องกันปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในกระบวนการผลิตต่อไป งานวิจัยนี้สามารถเพิ่มความเชื่อมั่นของลูกค้า และลดความสูญเสียจากการผลิตกรณีลูกค้าไม่ส่งคืนสินค้ากว่า 180,000 บาท

♦ “สหวิริยาสตีล” ศึกษาสาเหตุผิวสีดำของแผ่นเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำด้วยแสงซินโครตรอน

บริษัท สหวิริยาสตีลอินดัสตรี จำกัด (มหาชน) ตรวจพบปัญหาของผลิตภัณฑ์ว่า ในช่วงท้ายของแต่ละชุดการผลิตตรวจพบผิวหน้าของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำมีสีดำ (Dark serface) นักวิจัยของบริษัท สหวิริยาสตีลอินดัสตรี จำกัด (มหาชน) ร่วมกับนักวิทยาศาสตร์สถาบันฯ ศึกษาสาเหตุการเกิดสีดำที่ผิวของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ เพื่อปรับปรุงกระบวนการผลิตให้ได้สีตามมาตรฐาน โดยศึกษาทุกกระบวนการผลิตโดยเก็บผลิตภัณฑ์ และน้ำล้างผลิตภัณฑ์ในแต่ละช่วงการผลิตมาทำการวิเคราะห์ โดยใช้แสงซินโครตรอน ด้วยเทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์ (X-ray absorption Spectroscopy) ที่สถานีทดลอง BL5-SLRI-SUT-NANOTEC ซึ่งพบว่า สาเหตุเกิดจากกระบวนการล้าง และได้ทดลองปรับปรุงกระบวนการผลิตในระดับห้องปฏิบัติการ ซึ่งหากสามารถแก้ไขปัญหา Dark Surface ได้ทั้งหมดคาดการณ์ว่าจะสามารถลดมูลค่าความเสียหายได้อย่างน้อย 16.74 ล้านบาท/ปี

♦ ระบบควบคุมตู้ฟัก-ตู้เกิด ทดแทนการใช้ระบบปรอทควบคุม

บริษัท ซีพีเอฟ (ประเทศไทย) จำกัด (มหาชน) มีระบบการฟักไข่ที่ทำการติดตั้งจากตัวแทนจำ หน่ายหลากหลายยี่ห้อ มีทั้งระบบที่ทันสมัยและระบบรุ่นเก่าที่ใช้งานมานานกว่า10 ปี ดั้งนั้น เพื่อเป็นการปรับปรุงระบบรุ่นเก่าให้ดีขึ้น บริษัท ซีพีเอฟ (ประเทศไทย) จำกัด (มหาชน) จึงร่วมกับสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) พัฒนาระบบควบคุมตู้ฟัก-ตู้เกิดขึ้น สำหรับห้องฟักไข่ขึ้นและสร้างระบบควบคุมอุณหภูมิภายในโรงฟักขึ้นมา เพื่อทดแทนระบบเก่าที่ล้าสมัยแล้ว ให้สามารถผลิตขึ้นใช้ได้เองภายในองค์กรลดการสั่งซื้อและว่าจ้างจากตัวแทนจำหน่าย โดยชุดควบคุมตู้ฟักชุดแรกได้ทำการติดตั้งและทดสอบที่โรงฟักไข่ ณ ประเทศปากีสถาน จากนั้นมีแผนที่จะเปลี่ยนระบบของโรงฟักไข่ในประเทศปากีสถานเป็นระบบควบคุมชุดใหม่ทั้งหมด

♦ การควบคุมการระบายอากาศของระบบ EVAPORATION ด้วยหลักการของ Enthalpy

บริษัท ซีพีเอฟ (ประเทศไทย) จำกัด (มหาชน) ให้ความสนใจและพัฒนาปรับปรุงกระบวนการเลี้ยงไก่อย่างต่อเนื่อง ทางบริษัท ซีพีเอฟ (ประเทศไทย) จำกัด (มหาชน) จึงได้ร่วมกับสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) พัฒนาอุปกรณ์เพื่อวัดค่า Enthalpy เพื่อบ่งบอกถึงสถานะต่างๆของอากาศได้มาใช้ในการควบคุมระบบระบายอากาศ เพื่อให้ไก่ได้อยู่ในสภาพอากาศที่เหมาะสมกับการเลี้ยงมากที่สุด เพื่อลดอัตราการตายของไก่และเพิ่มผลผลิต

♦ เครื่องเคลือบกระจกกล้องโทรทรรศน์…ฝีมือคนไทย

สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) (สดร.) ร่วมกับสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) (สซ.) และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี (มทส.) ออกแบบและพัฒนาระบบเคลือบกระจก เพื่อผลิตเครื่องเคลือบกระจกขนาดใหญ่ที่มีเทคโนโลยีการเคลือบกระจกที่ทันสมัยและคุณภาพดีทัดเทียมกับการนำเข้าจากต่างประเทศ นอกจากนี้ เครื่องเคลือบกระจกดังกล่าวยังสามารถเคลือบกระจกสะท้อนแสงของกล้องโทรทรรศน์ที่มีขนาดเล็กกว่า 2.4 เมตร ซึ่งสามารถให้บริการแก่สถาบันการศึกษาและหน่วยงานต่างๆ ได้ด้วย

♦ พัฒนาแบตเตอรี่ลิเทียมคุณภาพสูงด้วยแสงซินโครตรอน

นักวิจัยสถาบันฯ ได้ประยุกต์ใช้เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์จากแสงซินโครตรอน ณ ระบบลำเลียงแสง SUT-NANOTEC-SLRI เพื่อศึกษาและพัฒนาศักยภาพของวัสดุชนิดใหม่สำหรับแบตเตอรี่ชนิดลิเทียม โดยวิเคราะห์วัสดุที่จะนำมาใช้เป็นขั้วบวก (แอโนด) ในแบตเตอรี่ชนิดลิเทียม และได้พัฒนากระบวนการสังเคราะห์โดยการใช้เทคนิคอิเล็กโทรสปินนิ่ง เพื่อสังเคราะห์เส้นใยคาร์บอนในระดับนาโนเมตรที่มีการเกาะตัวของสารแม่เหล็กชนิดเฟอร์ไรต์ต่างๆ บนเส้นใยนาโน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของขั้วแอโนดนี้ อีกทั้งเมื่อสามารถเข้าใจถึงโครงสร้างของสารเหล่านี้แล้ว องค์ความรู้ดังกล่าวจะถูกนำไปใช้ในการพัฒนาสารอื่นๆเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นได้อีก งานวิจัยนี้เป็นการร่วมมือวิจัยระหว่างสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) และ ศ.ดร.สันติ แม้นศิริ หัวหน้ากลุ่มวิจัยวัสดุเชิงฟิสิกส์ขั้นสูง (Advanced Materials Physics) จากสาขาวิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ผลจากการวิจัยพบว่าสารที่ศึกษาดังกล่าวสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการนำไปใช้เป็นขั้วแอโนดสำหรับแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนศักยภาพสูงได้ดีกว่าการใช้วัสดุแบบดั้งเดิมได้ โดยองค์ความรู้ที่ได้นี้จะถูกส่งต่อไปยังภาคอุตสาหกรรมในการผลิตใช้งานจริงได้ในอนาคต

♦ การศึกษาพฤติกรรมการเปลี่ยนแปลงเฟสของวัสดุโอลิวีนในแบตเตอรี่ชนิดลิเทียมไอออนด้วยเทคนิค In situ XAS

การทำการทดลองในครั้งนี้ ทีมงานของสถาบันฯ และศูนย์วิจัยนาโนเทคโนโลยีบูรณาการ ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ได้ทำการทดลองใช้แสงซินโครตรอน ในการศึกษาพฤติกรรมการเปลี่ยนแปลงเฟสของวัสดุโอลิวีนในขณะที่ทำการอัดและคายประจุภายใต้สภาวะการใช้งานจริงต่างๆ ของแบตเตอรี่ โดยสามารถแสดงให้เห็นว่า วัสดุโอลิวีนขนาดราว 40-50 นาโนเมตร มีการเปลี่ยนแปลงเฟสที่ขึ้นอยู่กับอัตราเร็วในการอัดและคายประจุ โดยวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูง จะมีการเปลี่ยนเฟสที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโครงสร้างกึ่งเสถียร (Metastable) ที่สามารถเปลี่ยนเฟสต่อไปเป็นโครงสร้างผลึกที่เสถียรได้ โดยความรู้ที่ได้ จะมีประโยชน์ต่อการออกแบบการใช้งานวัสดุโอลิวีน และวัสดุสำหรับทำขั้วไฟฟ้าชนิดอื่นที่มีพฤติกรรมการเปลี่ยนเฟสลักษณะเดียวกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีระยะเวลาในการใช้งานที่ยาวนาน และคุ้มค่าต่อการลงทุนมากที่สุด

♦ การเปลี่ยนสีและสร้างลวดลายบนเปลือกหอยมุก

สถานบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) และบริษัท Microform (Thailand) Co., Ltd. ผู้ผลิตและจำหน่ายผลิตภัณฑ์เปลือกหอยมุก ได้ร่วมวิจัยและพัฒนาการประยุกต์ใช้แสงซินโครตรอนเพื่อเปลี่ยนสีและสร้างลวดลายความละเอียดสูงบนเปลือกหอบมุกพันธุ์ต่างๆ เพื่อเพิ่มความสวยงามและมูลค่าเชิงพาณิชย์ อีกทั้งเป็นการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ซึ่งจะนำไปสู่การเข้าใจถึงการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพที่ชัดเจนยิ่งขึ้น โดยงานวิจัยนี้ได้ยื่นขอสิทธิบัตรในปี 2558 ในหัวข้อ การเปลี่ยนสีเปลือกหอยมุกและสร้างลวดลายด้วยแสงซินโครตรอน เลขที่คำขอสิทธิบัตร 1501005006

♦ อุปกรณ์เชิงแสงแบบพกพา

ดร.ณัฐธวัล ประมาณพล นักวิทยาศาสตร์ระบบลำเลียงแสง สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) ร่วมกับส่วนงานระบบลำเลียงแสง 6a: DXL ได้ร่วมพัฒนาอุปกรณ์วัดเชิงแสงหลายช่วงความยาวคลื่นแบบพกพา และนำไปใช้ในการวัดการส่องผ่านหรือการดูดกลืนแสงของสารละลายอย่างง่าย โดยใช้สารละลายในการวัดปริมาณน้อยกว่า 500 ไมโครลิตร

♦ การพัฒนาโปรแกรมสำหรับควบคุมแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้าสำหรับแม่เหล็ก 2 ขั้ว (Bending Magnet) ของบูสเตอร์ซินโครตรอน (Booster Synchrotron)

สถาบันฯ ได้ร่วมมือกับ Danfysik พัฒนาโปรแกรมสำหรับควบคุมแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้าขึ้นมาใหม่ โดยเลือกโปรแกรม National Instruments LabVIEW เป็นโปรแกรมที่ใช้ในการพัฒนา ซึ่งตัวโปรแกรมได้แบ่งเป็นส่วนสำคัญ 2 ส่วน ส่วนแรกคือ โปรแกรมสำหรับควบคุมและเชื่อมต่อกับบอร์ดควบคุมหลัก ทำหน้าที่เชื่อมต่อข้อมูลระหว่างจอสัมผัส (Touch Screen) และบอร์ดควบคุมหลักยี่ห้อ Danfysik รุ่น System8500 ผ่านมาตรฐานการเชื่อมต่อแบบอนุกรม RS-232 และในส่วนที่สองเป็นโปรแกรมสำหรับควบคุมระยะไกลผ่านระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ โดยผ่านมาตรฐานของการรับส่งข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์แบบ TCP/IP และในการใช้งานจริงตัวโปรแกรมนี้ถูกติดตั้งไว้ที่ห้องควบคุม เพื่อให้ผู้ดูแลระบบเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนสามารถควบคุมและตรวจสอบสถานะของแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้า

♦ ตอบคำถามสีของเครื่องสำอางด้วยแสงซินโครตรอน

สถาบันวิจัยแสงซินโครตอน ใช้เทคนิค X-Ray Absorption Spectroscopy ในการศึกษาสีของผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง เทคนิคนี้ ทำให้ทราบข้อมูลเชิงลึกว่าเครื่องสำอางนั้นมีองค์ประกอบของธาตุใดในเครื่องสำอาง และธาตุชนิดเดียวกัน แต่มีหลากหลายสถานะออกซิเดชั่นนั้น ให้ผลการเกิดสีแตกต่างกันอย่างไร ซึ่งข้อมูลนี้เป็นฐานความรู้ที่สามารถต่อยอดให้การพัฒนาสูตรเครื่องสำอางให้ได้สีตามที่ต้องการ และการเติมสารที่ช่วยในการจับกับธาตุอย่างไร เพื่อให้สีสันเกิดความคงตัวและอยู่ติดทน

แสงซินโครตรอนที่ผลิตจากเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนอาศัยเทคโนโลยีวิศวกรรม โดยมีวิธีการผลิตแสงซินโครตรอน ดังนี้

ขั้นตอนที่หนึ่ง คือ การผลิตอิเล็กตรอน โดยการปล่อยกระแสไฟฟ้าให้กับไส้โลหะของปืนอิเล็กตรอนจนร้อน จนทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมา จากนั้นจึงใช้ความต่างศักย์ไฟฟ้าแรงสูงขั้วบวกในการดึงอิเล็กตรอนให้วิ่งไปในทิศทางเดียวกัน

ขั้นตอนที่สอง เป็นการเร่งความเร็วอิเล็กตรอนในแนวเส้นตรง ด้วยเครื่องเร่งอนุภาคแนวตรงหรือ linac เพื่อเร่งอิเล็กตรอนมีความเร็วสูงในระดับที่ต้องการ (40 ล้านอิเล็กตรอนโวลท์) จากนั้นป้อนอิเล็กตรอนนี้เข้าสู่เครื่องเร่งอนุภาคแนววงกลมหรือเครื่องซินโครตรอน

ขั้นตอนที่สาม อิเล็กตรอนภายในเครื่องซินโครตรอนจะถูกบังคับให้วิ่งเป็นวงกลมและ มีความเร็วเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ตามพลังงานที่ต้องการ โดยใช้สนามแม่เหล็กบังคับอิเล็กตรอนเคลื่อนไปตามแนววงกลม จนกระทั่งมีพลังงานเท่ากับ 1,200 ล้านอิเล็กตรอนโวลท์ (1.2 GeV) แล้วจึงถูกส่งต่อไปยังวงกักเก็บอิเล็กตรอนต่อไป

ขั้นตอนที่สี่ วงกักเก็บอิเล็กตรอน จะทำหน้าที่กักเก็บอิเล็กตรอนและผลิตแสงซินโครตรอน ประกอบด้วยแม่เหล็กชนิดต่างๆ ทำหน้าที่บังคับให้อิเล็กตรอนพลังงานสูงเหล่านี้เคลื่อนที่ในทิศทางที่ต้องการภายในท่อสุญญากาศ โดยบริเวณที่เป็นแม่เหล็กบังคับเลี้ยวสองขั้ว (Bending magnet) จะเป็นบริเวณที่อิเล็กตรอนเลี้ยวโค้ง (มีความเร่ง) และปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเราเรียกว่า แสงซินโคร ตรอน เข้าสู่ระบบลำเลียงแสง

ขั้นตอนที่ห้า ระบบลำเลียงแสง จะทำหน้าที่ลำเลียงแสงซินโครตรอนมายังสถานีทดลองโดยที่ระหว่างทางจะมีการโฟกัสและคัดเลือกพลังงานแสง เพื่อให้บริการแก่นักวิทยาศาสตร์ในการใช้ประโยชน์กับงานวิจัยด้านต่าง ๆ ต่อไป

ระบบลำเลียงแสงและสถานีทดลอง

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

ปัจจุบัน สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน มีระบบลำเลียงแสงทั้งหมด 11 ระบบลำเลียงแสง 12 สถานีทดลอง ดังนี้

ระบบลำเลียงแสงที่ 1.1W: Multiple X-ray Techniques

ระบบลำเลียงแสงที่รวมเทคนิคการทดลองที่ใช้รังสีเอกซ์ ทั้งการดูดกลืน การเลี้ยวเบน การกระเจิงมุมกว้าง และการเรืองรังสีเอกซ์ ไว้ด้วยกัน ทำให้สามารถทราบข้อมูลธาตุองค์ประกอบและโครงสร้าง เช่น โครงสร้างผลึกหรือโครงสร้างระดับอะตอมของตัวอย่างได้ครบถ้วนมากขึ้น รองรับงานวิจัยได้หลากหลายด้าน เช่น วัสดุศาสตร์ พลังงาน ธรณีวิทยา การเกษตร และ สิ่งแวดล้อม

ระบบลำเลียงแสงที่ 1.2W: X-ray Imaging and X-ray Tomographic Microscopy (XTM)

เทคนิคการถ่ายภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์สามมิติระดับจุลภาคด้วยเอกซเรย์ย่านพลังงานสูงจากแหล่งกำเนิดแสงซินโครตรอน เป็นเทคนิคที่ให้ผลวิเคราะห์ในรูปแบบภาพตัดขวางของตัวอย่างทึบแสงได้โดยไม่ทำลายตัวอย่าง สามารถนำไปวิเคราะห์คุณลักษณะและโครงสร้าง เช่น ความพรุน ตำหนิรอยร้าว หรือการกระจายขององค์ประกอบภายในของตัวอย่างได้แบบสามมิติ

ระบบลำเลียงแสงที่ 1.3W: Small/Wide Angle X-ray Scattering (SAX/WAX)

เทคนิคการกระเจิงรังสีเอกซ์มุมเล็ก/มุมกว้าง สำหรับศึกษาโครงสร้างผลึก เช่น การระบุเฟสของสสาร การหาเปอร์เซนต์ความเป็นผลึก และใช้ศึกษาโครงสร้างของสสารในระดับนาโนเมตร เช่น การดูขนาดและรูปร่างของอนุภาคนาโนหรือโปรตีน

ระบบลำเลียงแสงที่ 2.2: Time-Resolved X-ray Absorption Spectroscopy (TRXAS)

เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์แบบติดตามเวลา สำหรับศึกษาติดตามการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของตัวอย่างในระดับอะตอม ภายใต้อิทธิพลของสภาวะแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความดันแก๊ส กระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ ใช้ในการศึกษาการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี เซลล์เชื้อเพลิง แบตเตอรี่ เป็นต้น

ระบบลำเลียงแสงที่ 3.2Ua: Photoelectron Emission Spectroscopy (PES)

เทคนิคการวัดการปลดปล่อยอิเล็กตรอน เป็นเทคนิคที่ใช้แสงซินโครตรอน ในย่านอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์พลังงานต่ำ เพื่อศึกษาค่าพลังงานอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาพื้นผิวของตัวอย่างเมื่อแสงซินโครตรอนมาตกกระทบ เช่น การตรวจหาการเจือปนและโครงสร้างทางเคมีบริเวณพื้นผิวของตัวอย่าง เป็นต้น

ระบบลำเลียงแสงที่ 3.2Ub: Photoemission Electron Microscopy (PEEM)

เทคนิคการถ่ายภาพการปลดปล่อยอิเล็กตรอน เป็นเทคนิคสร้างภาพจากอิเล็กตรอนที่ปลดปล่อยออกจากผิวหน้าตัวอย่างเมื่อแสงซินโครตรอนตกกระทบ สามารถเลือกถ่ายภาพเฉพาะบริเวณที่สนใจได้ในระดับนาโนเมตร ทั้งยังศึกษาองค์ประกอบทางเคมีในบริเวณต่างๆ ที่กำลังถ่ายภาพได้ทันที เช่น การศึกษาพฤติกรรมการกัดกร่อนชั้นเคลือบบนโลหะ

ระบบลำเลียงแสงที่ 4.1: IR Spectroscopy and Imaging (IR)

เทคนิคการดูดกลืนรังสีอินฟราเรด เป็นเทคนิคเพื่อใช้วิเคราะห์ตรวจสอบและศึกษาโครสร้าง หมู่พันธะทางเคมีที่แสดงคุณสมบัติเฉพาะทำให้สามารถจำแนกชนิดของโครงสร้าง และพันธะเคมีได้ เพื่อการพัฒนาผลิตภัณฑ์ยาง อาหาร ยาและเครื่องสำอางนอกจากนี้ยังสามารถใช้เทคนิคกล้องจุลทรรศน์อินฟราเรดในการศึกษาสารตัวอย่างที่มีขนาดเล็ก เช่น เซลล์พืช เซลล์สัตว์ เส้นผม และเส้นใย เป็นต้น

ระบบลำเลียงแสงที่ 5.1 WB XAS – ASEAN Beamline (XAS)

เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์ แตกต่างจากระบบลำเลียงแสงอื่นตรงที่โดยใช้แหล่งกำเนิดแสงซินโครตรอนจากอุปกรณ์แทรกชนิดตัวนำยิ่งยวดความเข้มสนามแม่เหล็ก 3.5T ซึ่งให้พลังงานรังสีเอกซ์ที่สูงกว่า คือ ตั้งแต่พลังงาน 5 – 25 keV และมีความเข้มแสงมากกว่า สำหรับศึกษาโครงสร้างระดับอะตอมและองค์ประกอบทางเคมีของธาตุต่างๆ โดยระบบลำเลียงแสงนี้เปิดให้บริการทั้งผู้ใช้ทั้งในประเทศและต่างประเทศ รวมถึงจากภาควิชาการและภาคเอกชน

ระบบลำเลียงแสงที่ 5.2: X-ray Absorption Spectroscopy (SUT-NANOTEC-SLRI XAS Beamline) (XAS)

เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์ สำหรับการศึกษาโครงสร้างระดับอะตอม ชนิดและองค์ประกอบทางเคมีของธาตุ ทั้งยังสามารถบอกการจัดเรียงตัวของอะตอมรอบๆ ได้ เหมาะสำหรับการวิจัยที่หลากหลาย วิจัยตัวอย่างได้ทั้งของแข็ง ของเหลว และแก๊ส

ระบบลำเลียงแสงที่ 6a: Deep X-Ray Lithography (DXL)

เทคนิคการอาบรังสีเอกซ์ เพื่อการผลิตชิ้นส่วนจุลภาคสามมิติระดับไมโครเมตร (1 ใน 1,000 มิลลิเมตร) เทคนิคนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมด้านต่างๆ เช่น ชิ้นส่วนจักรกลขนาดเล็ก เฟืองนาฬิกา เซนเซอร์ แม่พิมพ์ชิ้นส่วนจุลภาค รวมถึงศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพเมื่อวัตถุถูกอาบด้วยรังสีเอกซ์

ระบบลำเลียงแสงที่ 7.2W: Macromolecular Crystallography (MX)

เทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ สำหรับศึกษาโครงสร้างสามมิติของสารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น โปรตีน และกรดนิวคลีอิก เพื่อเข้าใจหน้าที่ และกลไกการทำงานของโปรตีน และสารต่างๆ ที่เข้าทำปฏิกิริยากับโปรตีน อันมีความสำคัญยิ่งต่อการวิจัยทางด้านชีวเคมี เช่น การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเอนไซม์ต่างๆ และการศึกษาโครงสร้างโปรตีนที่เป็นเป้าหมายยา เป็นต้น

ระบบลำเลียงแสงที่ 8: X-ray Absorption Spectroscopy (XAS)

เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์ สำหรับการศึกษาชนิดของธาตุและการจัดเรียงตัวของอะตอมรอบๆ อะตอมของธาตุที่สนใจ นอกจากนั้นยังใช้ในการระบุสถานะออกซิเดชันของธาตุ รวมถึงศึกษาลักษณะพันธะเคมีสมมาตร และโคออดิเนชัน ที่ช่วงพลังงาน 1 ถึง 13 KeV สามารถนำไปใช้ในงานวิจัยด้าน เซรามิกส์ไฟฟ้า สารเร่งปฏิกิริยา วัตถุโบราณ ซัลเฟอร์ ในผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติและฟอสฟอรัสในดิน เป็นต้น

สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) (สซ.) เป็นหน่วยงานภายใต้กำกับของกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัย และนวัตกรรม โดยมีพันธกิจเพื่อการวิจัยเกี่ยวกับแสงซินโครตรอนและการใช้ประโยชน์จากแสงซินโครตรอน การให้บริการแสงซินโครตรอนและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง อีกทั้งดำเนินการส่งเสริมการถ่ายทอดและการเรียนรู้เทคโนโลยีแสงซินโครตรอน มีการให้บริการดังต่อไปนี้

บริการแสงซินโครตรอน
สถาบันฯ มีความพร้อมให้บริการเทคนิคแสงซินโครตรอน 11 ระบบลำเลียงแสง และ 12 สถานีทดลอง ได้แก่ เทคนิคการกระเจิงรังสีเอกซ์ เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์ เทคนิคการปลดปล่อยอิเล็กตรอน และเทคนิคการเรืองรังสีเอกซ์ ฯลฯ
บริการเครื่องมือวิทยาศาสตร์พื้นฐาน
สถาบันฯ ให้บริการวิเคราะห์และทดสอบ โดยใช้เครื่องมือพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งแบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ
1. กลุ่มเครื่องมือวิเคราะห์และทดสอบทางด้านเคมี ชีวภาพ และกายภาพ
2. กลุ่มเครื่องมือเตรียมตัวอย่าง เช่น เครื่องตัดชิ้นงาน ขัด-กัดผิวตัวอย่าง อัดตัวอย่าง บด/ย่อย เคลือบและฉาบผิวตัวอย่าง ฯลฯ
บริการวิจัยตอบโจทย์
สถาบันฯ ให้บริการวิจัยร่วมกับภาคเอกชน ในลักษณะการศึกษา ค้นคว้า ทดลอง และวิเคราะห์ โดยใช้ประโยชน์จากแสงซินโครตรอนและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ต่างๆ
บริการทางเทคนิคและวิศวกรรม
สถาบันฯ ให้บริการเทคนิคและวิศวกรรม ได้แก่ การออกแบบ จัดสร้างชิ้นงาน ระบบควบคุมเพื่ออุตสาหกรรม เทคโนโลยีการผลิตระบบสุญญากาศ และการผลิตปั๊มสุญญากาศแบบสปัตเตอร์ไอออน
บริการให้คำปรึกษา
สถาบันฯ ให้คำปรึกษา แนะนำด้านวิชาการ เผยแพร่ และถ่ายทอดเทคโนโลยีแสงซินโครตรอนและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง