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 12 ระบบลำเลียงแสง 14 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 5.3: X-ray Photoemission Spectroscopy (XPS)

เทคนิคการปลดปล่อยอิเล็กตรอนด้วยรังสีเอกซ์ สำหรับการวิเคราะห์ธาตุและองค์ประกอบทางเคมีบริเวณพื้นผิวของวัสดุ ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้ได้กับวัสดุหลากหลายชนิด อาทิ โลหะ แก้ว เซรามิกส์ พลาสติก และ สารกึ่งตัวนำ เป็นต้น

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

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

• ระบบลำเลียงแสงที่ 6b: Micro-X-ray Fluorescence (XRF)

เทคนิคการเรืองรังสีเอกซ์ สำหรับการศึกษาชนิดและการกระจายตัวของธาตุ เพื่อใช้ตรวจสอบและติดตามองค์ประกอบของธาตุในระดับอะตอม เช่น หิน โลหะ หรือตัวอย่างของสิ่งมีชีวิต เช่น ใบไม้ ต้นไม้ อกจากนี้สามารถศึกษาการกระจายตัวของธาตุต่างๆ ได้โดยการสร้างภาพการเรืองรังสีเอกซ์อีกด้วย

• 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

• ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับสถาบันและแสงซินโครตรอน