เครื่องเร่งอนุภาคแนวตรง (linear accelerators) มีประวัติย้อนกลับไปในปี ค.ศ. 1924 ที่ Gustav Ising เสนอวิธีการเร่งอนุภาคโดยการใช้ท่อโลหะวางต่อๆ กันและให้เกิดการเร่งอนุภาคตรงช่องว่างระหว่างท่อ จากนั้นในปี ค.ศ. 1928 Rolf Wideröe ประสบความสำเร็จในการทดลองใช้แรงดันกระแสสลับของคลื่นความถี่วิทยุจ่ายให้ระหว่างท่อโลหะเพื่อใช้เร่งอนุภาค

จากนั้นในปี ค.ศ. 1931 David H. Sloan และ Ernest O. Lawrence ได้ปรับปรุงแนวคิดเครื่องเร่งอนุภาคแนวตรงของ Wideröe ให้ดีขึ้น ในขณะเดียวกันที่ M. Stanley Livingston ก็ทำการพัฒนาเครื่องเร่งอนุภาคแนววงกลมที่ใช้ความถี่คลื่นวิทยุที่ต่อมาเรียกว่าเครื่องไซโคลตรอน (cyclotron) ซึ่งการพัฒนาเหล่านี้ได้วางรากฐานการวิจัยคิดค้นสำหรับการใช้ความถี่คลื่นวิทยุที่มีความถี่สูงขึ้นและระบบจ่ายกำลังความถี่คลื่นวิทยุที่มีกำลังสูงขึ้นสำหรับเครื่องเร่งอนุภาค

ระหว่างสงครามโลกครั้งที่ 2 มีการใช้เรดาร์ซึ่งใช้ความถี่คลื่นวิทยุกำลังสูงจากทั้งแมกนีตรอน (magnetron) ของฝั่งอังกฤษและยุโรป และ ไคลสตรอน (klystron) ของฝั่งอเมริกา ทำให้หลังจากสงครามโลกครั้งที่ 2 อุปกรณ์ต่างๆ ด้านความถี่คลื่นวิทยุมีใช้แพร่หลายและราคาถูกลง ส่งผลให้เกิดการพัฒนาแบบก้าวกระโดดในการใช้ความถี่คลื่นวิทยุสำหรับเครื่องเร่งอนุภาคทั้งแนวตรงและแนววงกลม เกิดนวัตนกรรมและการนำไปใช้ที่หลากหลายขึ้นทั้ง เครื่องฉายรังสีบำบัดมะเร็งในโรงพยาบาล เครื่องฉายรังสีฆ่าเชื้อโรค อาบรังสีผักผลไม้ เครื่องสแกนตามท่าเรือและสนามบินซึ่งประยุกต์ใช้เครื่องเร่งอนุภาคแนวตรง เครื่องไซโคลตรอนสำหรับผลิตเภสัชรังสีต่างๆ ที่ใช้ในโรงพยาบาล เครื่องซินโครตรอนตามสถาบันวิจัยต่างๆ ทั่วโลกซึ่งประยุกต์ใช้เครื่องเร่งอนุภาคแนววงกลม

ในปัจจุบันความถี่คลื่นวิทยุเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันของทุกๆ คนทั้งการสื่อสารผ่านวิทยุ โทรทัศน์ ดาวเทียม โทรศัพท์มือถือ การติดต่อสื่อสารไร้สายต่างๆ ผ่าน Wifi Bluetooth NFC RFID เครื่องอัลตร้าซาวน์ในโรงพยาบาล รวมถึงเตาไมโครเวฟที่ใช้ตามบ้านเรือน นับว่าความถี่คลื่นวิทยุซึ่งพัฒนาแบบก้าวกระโดดจากความต้องการใช้ในสงคราม นำไปสู่การพัฒนาด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่ขับเคลื่อนโลกนี้ต่อไป

 

เรียบเรียงโดย
ดร.นาวิน จันทร์ทอง นักฟิสิกส์เครื่องเร่งอนุภาค

อ้างอิง: A. Nassiri et al., "History and Technology Developments of Radio Frequency (RF) Systems for Particle Accelerators," in IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 63, no. 2, pp. 707-750, April 2016, doi: 10.1109/TNS.2015.2485164.