รายละเอียด
 
เทคโนโลยีแม่เหล็กได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ อย่างหลากหลายตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน ทั้งในด้านพลังงาน การขนส่ง การตรวจวินิจฉัยและการรักษาทางการแพทย์ การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และเป็นเครื่องมือสำหรับงานวิจัยทางด้านวิทยาศาสตร์ การพัฒนาและความก้าวหน้าของเทคโนโลยีทางด้านแม่เหล็กที่มีมาอย่างต่อเนื่องได้ทำให้คุณลักษณะของแม่เหล็กตอบโจทย์ความต้องการใช้งานได้ดียิ่งขึ้น เช่น การพัฒนาแม่เหล็กถาวรชนิดนีโอไดเมียมทำให้สามารถสร้างสนามแม่เหล็กความเข้มสูงได้จากแม่เหล็กที่มีขนาดเล็กลง การพัฒนาแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดทำให้สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มหลายเทสลาได้ เป็นต้น

 

สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอนกับการวิจัยและพัฒนาทางด้านแม่เหล็ก

สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) ได้พัฒนาห้องปฏิบัติการแม่เหล็กขึ้นเพื่อสนับสนุนการดำเนินงานวิจัยทางด้านแม่เหล็กสำหรับเครื่องเร่งอนุภาค และเตรียมความพร้อมสำหรับการพัฒนาเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนในอนาคต แม่เหล็กสำหรับเครื่องเร่งอนุภาคมีลักษณะพิเศษ คือ ขนาดและทิศทางของสนามแม่เหล็กจะต้องมีความถูกต้องและแม่นยำสูงกว่าแม่เหล็กที่ใช้งานในด้านอื่นๆ (ค่าความเคลื่อนของสนามแม่เหล็กไม่เกิน 0.1%) เพื่อให้การเคลื่อนที่ของอนุภาคพลังงานสูงเป็นไปตามที่ออกแบบไว้ ด้วยเหตุนี้องค์ความรู้ที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบและผลิตแม่เหล็กที่พัฒนาขึ้นภายในสถาบันฯจึงนับว่ามีความพิเศษกว่าเทคโนโลยีทางด้านแม่เหล็กภายในประเทศที่มีอยู่ และเป็นเทคโนโลยีขั้นสูงที่สามารถขยายขอบเขตและยกระดับงานวิจัยและพัฒนาทางด้านแม่เหล็กภายในประเทศได้ ความพิเศษของเทคโนโลยีแม่เหล็กขั้นสูงนี้เริ่มตั้งแต่กระบวนการออกแบบและการสร้างแบบจำลองเพื่อคำนวณสนามแม่เหล็กด้วยโปรแกรมทางคอมพิวเตอร์ซึ่งมีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายในการออกแบบแม่เหล็กสำหรับเครื่องเร่งอนุภาค เช่น POISSON และ Radia หลังจากนั้นจึงเป็นการออกแบบทางวิศวกรรมและการดำเนินการผลิต โดยทั่วไปคุณลักษณะของสนามแม่เหล็กจะถูกกำหนดโดยรูปร่างของแกนแม่เหล็กที่ผลิตจากเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ ดังนั้น ความละเอียดและแม่นยำในการผลิตแกนแม่เหล็กจึงมีความสำคัญมาก ทางสถาบันฯได้พัฒนาเทคนิคและกระบวนการผลิตแกนแม่เหล็กที่มีผิวโค้ง (อธิบายได้ด้วยสมการทางคณิตศาสตร์) ด้วยความแม่นยำในระดับไมครอน โดยการใช้เครื่องตัดด้วยเส้นลวดนำกระแสไฟฟ้าและเครื่องกัดโลหะควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ หลังจากนั้นจึงเข้าสู่ขั้นตอนการประกอบชิ้นส่วนต่างๆ ของแม่เหล็กโดยอาศัยเครื่องวัดพิกัด 3 มิติในการตรวจสอบความถูกต้องของตำแหน่งและการจัดวาง รวมทั้งขั้นตอนการทดสอบและวัดสนามแม่เหล็กด้วยอุปกรณ์วัดสนามแม่เหล็กความไวสูงที่ได้มาตรฐานและสามารถวัดสนามแม่เหล็กความเข้มสูงได้
     
   แบบจำลองทางแม่เหล็กของแม่เหล็กหกขั้วใน 2 มิติจากโปรแกรม POISSON และแบบจำลองใน 3 มิติจากโปรแกรม Radia
เครื่องตัดด้วยเส้นลวดนำกระแสไฟฟ้าที่ทางสถาบันฯใช้ในการผลิตแกนแม่เหล็กที่มีผิวโค้ง เช่น บริเวณขั้วของแม่เหล็กหกขั้ว โดยมีความแม่นยำในระดับไมครอน การทดสอบการใช้งานแม่เหล็กหกขั้วกับขดลวดชุดใหม่แบบหล่อเย็นด้วยน้ำ และการวัดสนามแม่เหล็กด้วยอุปกรณ์วัดสนามแม่เหล็กชนิด Hall probe เทคโนโลยีแม่เหล็กขั้นสูง
 

ประโยชน์ของเทคโนโลยีแม่เหล็กขั้นสูงต่ออุตสาหกรรมการผลิตและการพัฒนาประเทศ

งานวิจัยและพัฒนาทางด้านแม่เหล็กที่ทางสถาบันฯได้ดำเนินงานมานั้นครอบคลุมตั้งแต่การออกแบบแม่เหล็กตามวัตถุประสงค์การใช้งาน ไปจนถึงการผลิต ประกอบ ติดตั้ง ทดสอบ และการใช้งานแม่เหล็ก ซึ่งกระบวนการเหล่านี้สามารถนำไปปรับใช้กับแม่เหล็กชนิดอื่นๆได้ ทั้งที่เป็นแม่เหล็กถาวร แม่เหล็กไฟฟ้า และแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด โดยทางสถาบันฯมีศักยภาพและมีความพร้อมที่จะร่วมมือกับภาคอุตสาหกรรมในการให้คำปรึกษา ผึกอบรม และถ่ายทอดองค์ความรู้ เพื่อนำไปสู่การผลิตแม่เหล็กที่หลากหลายและการใช้ประโยชน์ในวงกว้าง ซึ่งจะช่วยเพิ่มมูลค่าให้กับอุตสาหกรรมแม่เหล็กที่มีอยู่เดิมภายในประเทศ ลดการพึ่งพาเทคโนโลยีขั้นสูงจากต่างประเทศ และช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันของภาคอุตสาหกรรมไทยในระดับสากล เทคโนโลยีแม่เหล็กขั้นสูงนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในด้านอื่นๆ นอกเหนือจากเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน ได้แก่ เครื่องเร่งอนุภาคสำหรับการรักษาด้วยอนุภาคบำบัด (Particle therapy) การฉายรังสีอาหารและผลิตผลทางการเกษตร (Food Irradiation) และการปรับปรุงสมบัติของวัสดุด้วยไอออน (Ion Beam Modification of Materials) รวมทั้งเป็นเครื่องมือในงานวิจัยทางด้านฟิสิกส์พลังงานสูง (High Energy Physics) และฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์ (Atomic, Molecular and Optical Physics) ซึ่งสิ่งเหล่านี้ล้วนมีส่วนช่วยในการพัฒนาประเทศ ทั้งทางด้านคุณภาพชีวิต เศรษฐกิจ และการพัฒนาทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
 

 
โครงสร้างของแม่เหล็กที่สำคัญ 3 ชนิดสำหรับเครื่องเร่งอนุภาค ได้แก่ แม่เหล็กสองขั้ว (dipole) ทำหน้าที่เลี้ยวเบนลำอิเล็กตรอนให้เคลื่อนที่เป็นวงกลม แม่เหล็กสี่ขั้ว (quadrupole) ทำหน้าที่โฟกัสหรือบีบลำอิเล็กตรอนให้เล็กลง และแม่เหล็กหกขั้ว (sextupole) ทำหน้าที่แก้ไขผลที่เกิดขึ้นจากการที่พลังงานของอิเล็กตรอนมีความคลาดเคลื่อนไปจากค่าที่ออกแบบ ช่วยให้อิเล็กตรอนที่มีพลังงานต่างกันถูกโฟกัสที่จุดเดียวกัน แม่เหล็กเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นจากการพันขดลวดทองแดงรอบแกนแม่เหล็กที่มีการผลิตให้มีรูปร่างเฉพาะสำหรับแม่เหล็กแต่ละประเภท เรียกว่า แม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnet) สนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นโดยการจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับขดลวด ซึ่งเป็นไปตามกฎของแอมแปร์ (Ampère’s law) การปรับค่าความเข้มสนามเหล็กสามารถทำได้โดยการปรับค่ากระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้แก่ขดลวด
 
     
 แม่เหล็ก steering, sextupole, quadrupole และ dipole (จากซ้ายไปขวา) ที่จัดเรียงในวงกักเก็บอิเล็กตรอนของเครื่องกำเนิดแสงสยาม  แกนแม่เหล็ก (ซ้าย) และขดลวด (ขวา) ที่ผลิตขึ้นสำหรับแม่เหล็ก horizontal steering ซึ่งใช้ในการปรับทิศทางของลำอิเล็กตรอนในแนวนอน  แม่เหล็ก vertical steering (ซ้าย) สำหรับใช้ปรับทิศทางของลำอิเล็กตรอนในแนวตั้ง และแม่เหล็ก horizontal/vertical steering (ขวา) สำหรับใช้ปรับทิศทางของลำอิเล็กตรอนได้ทั้งแนวตั้งและแนวนอนในตัวเดียว
 
  Size Weight (kg)
Magnet 300mm x 600mm x 400mm 394
Granite plate 450mm x 600mm x 100mm 74
Aluminium support Height = 750 mm 48
Total   516