แสงสยามสาร
SLRI Newsletter Synchrotron Light Research Institute
ISBN 1543-1416
ปที่ 15 ฉบับที่ 3: พฤษภาคม – มิถุนายน 2556
การชดเชยในซิงคออกไซดที่ถูกเจือดวยอะลูมิเนียม การผลิตไฮโดรเจนจากกระบวนการแยกน้ําดวยตัวเรงปฏิกิริยาเชิงแสง คลื่นวิทยุกับเครือ่ งกําเนิดแสงซินโครตรอน (ตอนจบ)
สาร
จากกองบรรณาธิการ “แสงสยามสาร”
ฉบับ พฤษภาคม – มิถุนายน 2556 มาพร้อมกับความชุ่มฉ�่ำแห่งสายฝน ในปีนี้ สถาบันฯ มุง่ หวังขยายฐานการสร้างความร่วม มื อ ด้ า นเทคโนโลยี แ สงซิ น โครตรอนไปสู ่ ป ระเทศ สมาชิกสามาคมอาเซียน ด้วยกิจกรรมค่ายวิทย์ฯ ซินโครตรอนอาเซียนและการอบรมเชิงปฏิบัติการ AWPESM 2013 ที่เปิดโอกาสให้ นักศึกษาปริญญา โท-เอก จากประเทศสมาชิกเข้าร่วมสัมผัสเทคโนโลยี แสงซินโครตรอน นอกจากนี้สถาบันฯ ยังมุ่งพัฒนา งานวิจัยเพื่อสังคม อาทิ การพัฒนาเครื่องแสดงผล อั ก ษรเบรลล์ 10 เซลล์ ด้ ว ยแสงซิ น โครตรอน ไปทดสอบการใช้งานกับผู้พิการทางสายตา เป็นต้น แม้จะเต็มเปี่ยมไปด้วยกิจกรรม แต่เราไม่ทิ้ง งานผลงานด้านวิชาการ ฉบับนี้พบกับงานวิจัย“การ ศึกษาประสิทธิภาพของเชือ้ แบคทีเรียทีม่ ปี ระโยชน์ใน การควบคุมการเกิดโรคใบไหม้มันส�ำปะหลังด้วย เทคนิ ค IR” อี ก ทั้ ง “การศึ ก ษาผลของการเจื อ อะลูมิเนียมในสารประกอบซิงค์ออกไซด์ที่ปลูกขึ้น ภายใต้ ส ภาวะต่ า งๆ กั บ สภาพการน� ำ ไฟฟ้ า ที่ เปลี่ยนแปลงไป” ติดตามได้ในฉบับ...
แสงสยามสาร SLRI Newsletter • ที่ปรึกษา : ศ.น.ท.ดร. สราวุฒิ สุจิตจร • บรรณาธิการ : ดร.ประพงษ์ คล้ายสุบรรณ์ • กองบรรณาธิการ : ดร.วราภรณ์ ตัณฑนุช น.ส.ศศิพันธุ์ ไตรทาน ดร.กาญจนา ธรรมนู น.ส.กุลธิดา พิทยาภรณ์ น.ส.อริญา ลาภโคกสูง • ออกแบบ : นายเทวฤทธิ์ พันธุ์เพียร • จัดท�ำโดย : ส่วนงานประชาสัมพันธ์ สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) อาคารสิรินธรวิชโชทัย 111 ถ.มหาวิทยาลัย ต.สุรนารี อ.เมือง จ.นครราชสีมา 30000 โทรศัพท์ 0-4421-7040 ต่อ 1251-2 โทรสาร 0-4421-7047
Website : www.slri.or.th E-mail : pr@slri.or.th 2
SLRI NEWSLETTER
Research Focus
การชดเชยในซิงค์ออกไซด์ทถี่ กู เจือด้วยอะลูมเิ นียม โดยความบกพร่องแบบซับซ้อนของอะลูมเิ นียม : สเปกโทรสโคปีการดูดกลืนซินโครตรอนรังสีเอกซ์ และทฤษฎี ผศ.ดร. จิรโรจน์ ต.เทียนประเสริฐ1, ดร. สาโรช รุจิรวรรธน์2, ดร. วันทนา คล้ายสุบรรณ์3, Dr. Joel N. Duenow4, Dr. Timothy J. Coutts4, Prof. Dr. Shengbai Zhang5, Prof. Dr. David C. Look6, และ ศ.ดร. ชูกิจ ลิมปิจำ�นงค์2 1ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ 2สาขาวิชาฟิสิกส์ สำ�นักวิชาวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี 3สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) 4National Renewable Energy Laboratory, USA 5Physics Department, Rensselaer Polytechnic Institute, USA 6Semiconductor Research Center, Wright State University, USA กลุ ่ ม นั ก วิ จั ย จากมหาวิ ท ยาลั ย เกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสรุ นารี สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน และกลุม่ นัก วิจยั จากประเทศสหรัฐอเมริกา ร่วมกันท�ำการ ศึกษาถึงสาเหตุของความน�ำไฟฟ้าของฟิลม์ ซิงค์ ออกไซด์ทถี่ กู เจือด้วยอะลูมเิ นียมทีเ่ ปลีย่ นไป เมือ่ มีการเปลีย่ นเงือ่ นไขการปลูกฟิลม์ ซึง่ จาก ผลการวิจยั พบว่าอะลูมเิ นียมมีการก่อตัวเป็น ความบกพร่องแบบซับซ้อนชนิดใหม่ หรืออาจมี การก่อตัวของอะลูมเิ นียมออกไซด์ภายในฟิลม์ เมือ่ ท�ำการปลูกฟิลม์ ภายใต้สภาวะทีม่ ปี ริมาณ
ก๊าซออกซิเจนอยูม่ าก งานวิจยั ชิน้ นีเ้ ป็นหนึง่ ใน งานวิจยั ทีใ่ ช้แสงซินโครตรอนของเครือ่ งก�ำเนิด แสงสยามเพือ่ ประโยชน์ในการวิเคราะห์โครงสร้าง ระดับอะตอมของสารตัวอย่าง อีกทัง้ ยังสามารถ ช่วยในการปรับปรุงคุณสมบัตขิ องสารตัวอย่างให้ เป็นไปในทางทีด่ ขี นึ้ เทคโนโลยีทใี่ ช้งานกันอยูใ่ นปัจจุบนั หลายๆ อย่างจ�ำเป็นต้องใช้วสั ดุทเี่ ป็นสารตัวน�ำทีโ่ ปร่งแสง เป็นส่วนประกอบ ยกตัวอย่างเช่น จอแบบ สัมผัส และเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นต้น ซึง่ วัสดุตวั น�ำโปร่งแสงทีใ่ ช้กนั โดยส่วนใหญ่เป็น
รูปที่ 1 แสดงความสัมพนธ์ระหว่างจำ�นวนพาหะนำ�ไฟฟ้า (ภาพบน) และความสามารถในการเคลื่อนที่ของ พาหะ (ภาพล่าง) เมื่อมีการเปลี่ยนอัตราส่วนผสมของก๊าซระหว่างการปลูกฟิล์ม
สารประกอบออกไซด์ของอินเดียมและดีบุก (ITO) ซึง่ สารประกอบ ITO นีจ้ ะมีราคาทีค่ อ่ นข้าง สูง ดังนัน้ ในปัจจุบนั จึงได้มกี ารพยายามศึกษาหา สารประกอบชนิดอืน่ ทีเ่ หมาะสมกับการน�ำมาใช้ แทนทีส่ ารประกอบ ITO นี้ ซึง่ จากการศึกษาพบ ว่าสารประกอบซิงค์ออกไซด์ มีคณ ุ สมบัตทิ เ่ี หมาะ สมในการน�ำมาแทนทีส่ ารประกอบ ITO เนือ่ งจาก สารประกอบซิงค์ออกไซด์ไม่มคี วามเป็นพิษ มี ราคาถูก และยังมีปริมาณอยูเ่ ยอะมาก โดยปกติ แล้วสารประกอบซิงค์ออกไซด์ทปี่ ลูกได้นนั้ จะมีชอ่ ง ว่างแถบพลังงานทีก่ ว้าง (~3.3 eV) ท�ำให้มคี วาม โปร่งแสงและค่อนข้างจะมีความน�ำไฟฟ้าอยูพ่ อ สมควร โดยมีอเิ ล็กตรอนเป็นตัวพาหะ ซึง่ ความ น�ำไฟฟ้าทีเ่ กิดขึน้ นีเ้ ชือ่ ว่าเกิดจากความบกพร่อง ภายในผลึกเองหรืออาจจะเกิดจากไฮโดรเจนที่ เข้าไปเจือปนอยูใ่ นสารประกอบซิงค์ออกไซด์ ใน กรณีทตี่ อ้ งการเพิม่ ความน�ำไฟฟ้าในสารประกอบ ซิงค์ออกไซด์โดยทีย่ งั คงรักษาความโปร่งแสงไว้นนั้ สามารถท�ำได้โดยการเจือธาตุหมูท่ ี่ 3 เข้าไปผสม ในสารประกอบซิงค์ออกไซด์ ซึง่ จากการศึกษาพบ ว่าการเจืออะลูมเิ นียมในสารประกอบซิงค์ออกไซด์ จะสามารถเพิม่ ความน�ำไฟฟ้าขึน้ ได้ อีกทัง้ สาร ทีไ่ ด้ยงั มีความเสถียรทีอ่ ณ ุ หภูมสิ งู นอกจากนัน้ ธาตุอะลูมเิ นียมก็มอี ยูอ่ ย่างมากมายเช่นกัน แต่ จากการทดลองพบว่าในกระบวนการเตรียมสาร ทีแ่ ตกต่างกันจะมีผลต่อความน�ำไฟฟ้าของสารที่ เตรียมได้ ยกตัวอย่างเช่น ในกรณีของการปลูก ผลึกซิงค์ออกไซด์ทถี่ กู เจือด้วยอะลูมเิ นียมภายใต้ สภาวะทีม่ กี า๊ ซออกซิเจนอยูเ่ ยอะจะพบว่าความ น�ำไฟฟ้าทีไ่ ด้มคี า่ ต�ำ่ มาก แต่หากเราปลูกผลึกดัง กล่าวภายใต้สภาวะทีไ่ ม่มกี า๊ ซออกซิเจนจะท�ำให้ ความน�ำไฟฟ้ามีคา่ เพิม่ ขึน้ สูงมากเมือ่ เทียบกับ กรณีแรก ดังนัน้ ในงานวิจยั นีจ้ งึ ต้องการศึกษา ผลของการเจืออะลูมเิ นียมในสารประกอบซิงค์ ออกไซด์ทปี่ ลูกขึน้ ภายใต้สภาวะต่างๆ กับความ น�ำไฟฟ้าทีเ่ ปลีย่ นไปเพือ่ ให้เกิดความเข้าใจทีล่ กึ ซึง้ อีกทัง้ ยังสามารถช่วยให้นกั ทดลองสามารถ
รูปที่ 2 แสดงสเปกตรัม XANES ของฟิล์มอะลูมิเนียมที่เจือในสารประกอบซิงค์ออกไซด์ที่เคลือบภายใต้ สภาวะ การปลูกฟิล์มที่แตกต่างกัน (ภาพซ้ายและกลาง) เปรียบเทียบกับสเปกตรัม XANES ที่ได้จากการคำ�นวณ (ภาพขวา)
ปรับปรุงกระบวนการการปลูกผลึกเพือ่ ให้ได้ความ น�ำไฟฟ้าตามทีต่ อ้ งการ งานวิจยั นีใ้ ช้เทคนิคการวัดการดูดกลืน รังสีเอกซ์ในย่านใกล้ขอบการดูดกลืน (X-ray Absorption Near-Edge Structure) หรือเรียกย่อ ๆ ว่า XANES ของระบบล�ำเลียงแสงที่ 8 ณ ห้อง ปฏิบตั กิ ารแสงสยาม ผสมผสานกับเทคนิคการ ค�ำนวณระดับควอนตัมขัน้ สูง เพือ่ ศึกษาโครงสร้าง ระดับอะตอมของสารประกอบซิงค์ออกไซด์ทถี่ กู เจือด้วยอะลูมเิ นียมซึง่ ได้จากการปลูกฟิลม์ ใน สภาวะทีแ่ ตกต่างกัน เริม่ ตัง้ แต่สภาวะทีม่ กี า๊ ซ ออกซิเจนอยูม่ าก (OR) มีแต่กา๊ ซอาร์กอน (OFix) และสภาวะทีม่ กี า๊ ซออกซิเจนอยูน่ อ้ ย (OP) โดย การปรับเปลีย่ นอัตราส่วนผสมของก๊าซ (O2/Ar และ H2/Ar) ทีส่ ง่ เข้าไปในระบบสุญญากาศใน ระหว่างกระบวนการปลูกฟิลม์ จากการศึกษาพบ ว่าฟิลม์ ทีไ่ ด้จะมีจำ� นวนพาหะน�ำไฟฟ้าและความ สามารถในการเคลือ่ นทีข่ องพาหะทีแ่ ตกต่างกัน โดยขึน้ อยูก่ บั เงือ่ นไขการปลูกฟิลม์ ดังแสดงใน รูปที่ 1 จากนัน้ น�ำฟิลม์ ทีเ่ ตรียมได้มาท�ำการวัด สเปกตรัม XANES ดังแสดงในรูปที่ 2 เมือ่ ท�ำการ วิเคราะห์เชิงลึกด้วยวิธกี ารค�ำนวณแบบเฟิรส์ พรินซิเพิล พบว่าอะลูมเิ นียมทีเ่ จือเข้าไปจะไป แทนทีอ่ ะตอมของซิงค์ทำ� ให้มจี ำ� นวนพาหะน�ำ
ไฟฟ้าทีเ่ พิม่ ขึน้ แต่ในสภาวะการปลูกฟิลม์ ที่ มีปริมาณก๊าซออกซิเจนอยูม่ าก ภายในฟิลม์ จะมีจำ� นวนของความบกพร่องทีม่ าชดเชย การน�ำไฟฟ้าทีไ่ ด้จากอะลูมเิ นียมทีเ่ จือเข้าไป นอกจากนัน้ อะลูมเิ นียมทีเ่ จือเข้าไปภายใต้ สภาวะนีย้ งั สามารถก่อตัวขึน้ เป็นโครงสร้าง ความบกพร่องซับซ้อนชนิดใหม่ทไี่ ม่สามารถให้ อิเล็กตรอนได้อกี ต่อไป นัน่ คือ อะลูมเิ นียมจับ ตัวกับทีว่ า่ งของซิงค์ (AlZn-VZn และ 2AlZn-VZn) และ อะลูมเิ นียมจับตัวกับออกซิเจนทีแ่ ทรก ในผลึก (AlZn-Oi และ 2AlZn-Oi) นอกจากการ เกิดเป็นความบกพร่องซับซ้อนชนิดใหม่แล้ว นัน้ อะลูมเิ นียมยังอาจจะเข้าไปก่อตัวอยูใ่ นรูป แบบของออกไซด์ได้อกี ด้วย เมือ่ น�ำแบบจ�ำลอง ดังกล่าวมาค�ำนวณสเปกตรัม XANES เพือ่ น�ำมาเปรียบเทียบกับผลทีไ่ ด้จากการทดลอง พบว่า สเปกตรัมทีไ่ ด้จากการทดลองและ การค�ำนวณมีความสอดคล้องกันเป็นอย่างดี จึงสรุปได้วา่ ในระหว่างกระบวนการปลูกฟิลม์ หากมีปริมาณก๊าซออกซิเจนอยูม่ ากจะท�ำให้เกิด การก่อตัวของความบกพร่องซับซ้อนดังกล่าว หรืออาจมีการก่อตัวในรูปแบบของออกไซด์ ซึ่งมีผลท�ำให้ฟิล์มที่เตรียมได้นั้นมีความ สามารถในการน�ำไฟฟ้าทีแ่ ย่ลง
เอกสารอ้างอิง
J. T-Thienprasert, S. Rujirawat, W. Klysubun, J. N. Duenow, T. J. Coutts, S. B. Zhang, D. C. Look, and S. Limpijumnong, “Compensation in Al-Doped ZnO by Al-Related Acceptor Complexes: Synchrotron X-Ray Absorption Spectroscopy and Theory”, Physical Review Letters 110, 055502 - 055506 (2013).
SLRI NEWSLETTER
3
Research Focus
การผลิตไฮโดรเจนจากกระบวนการแยกนำ�้ ด้วยตัวเร่งปฏิกริ ยิ าเชิงแสง
ดร. พงษ์ธนวัฒน์ เข็มทอง1, ดร.พินจิ กิจขุนทด2 และ ดร. นุรกั ษ์ กฤษดานุรกั ษ์3 1ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ ส�ำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ 2สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) 3ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์
รูปที่ 1 แสดงการเปลี่ยนโครงสร้างของ Titanate nanotube ไปเป็น Titania nanotube พลังงานเป็นหนึ่งในปัจจัยพื้นฐานที่ มนุษย์มคี วามต้องการใช้งานเพิม่ ขึน้ อย่างต่อ เนื่ อ ง ซึ่ ง พลั ง งานที่ ใ ช้ กั น ในปั จ จุ บั น เป็ น พลังงานทีไ่ ด้จากแหล่งเชือ้ เพลิงฟอสซิลซึง่ มี อยู ่ อ ย่ า งจ� ำ กั ด และใช้ ห มดไปดั ง นั้ น การ ค้นคว้าวิจัยการน�ำพลังงานทดแทนที่เป็น พลังงานหมุนเวียนมาใช้จงึ มีความตืน่ ตัวมาก ขึน้ และไฮโดรเจนถือได้วา่ เป็นแหล่งเชือ้ เพลิง ทางเลือกทีม่ ศี กั ยภาพเพียงพอ เนือ่ งจากเป็น พลังงานที่สะอาดสามารถผลิตได้จากแหล่ง ที่เป็นพลังงานหมุนเวียน อีกทั้งเมื่อเปรียบ เทียบค่าพลังงานที่ได้จากไฮโดรเจนกับเชื้อ เพลิ ง ชนิ ด อื่ น ๆ พบว่ า ไฮโดรเจนให้ ค ่ า พลังงานสูงที่สุดคือ 120MJ/kg ซึ่งให้ค่า 4
SLRI NEWSLETTER
พลังงานที่มากกว่าเชื้อเพลิงหลักที่ใช้กัน อยู่ในปัจจุบันที่ได้จากเชื้อเพลิงฟอสซิล 2-3 เท่า อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่าพลังงาน ไฮโดรเจนจะสามารถตอบสนองความ ต้องการได้แต่ก็ยังไม่เป็นที่นิยมหรือไม่ สามารถใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ เนื่องจากมี ต้นทุนในการผลิตทีย่ งั คงสูงอยูด่ งั นัน้ จึงได้ มีการวิจัยและพัฒนาวิธีการอื่นที่สามารถ ผลิ ต พลั ง งานไฮโดรเจนได้ อ ย่ า งมี ประสิทธิภ าพเพื่อรองรับความต้องการ พลังงานไฮโดรเจนในอนาคตและเป็นทาง เลือกทดแทน ซึ่งแนวความคิดของการ แยกโมเลกุลน�้ำเพื่อผลิตก๊าซไฮโดรเจนจึง ได้ ถู ก คิ ด ค้ น และพั ฒ นาขึ้ น เพราะ
กระบวนการนี้สามารถผลิตไฮโดรเจนให้ เป็นพลังงานที่สะอาดและยั่งยืน อีกทั้งยัง เป็ น มิ ต รต่ อ สิ่ ง แวดล้ อ มอี ก ด้ ว ยเพราะ แหล่งของสารตัง้ ต้นทีน่ ำ� มาใช้ในการผลิต พลั ง งานในกระบวนการนี้ คื อ น�้ ำ และ พลังงานแสงอาทิตย์ ซึง่ มีอยูอ่ ย่างไม่จำ� กัด ส�ำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาที่น�ำมาใช้ใน กระบวนการแยกน�ำ้ เชิงแสงนิยมน�ำสารกึง่ ตัวน�ำมาเร่งปฏิกิริยา เช่น ไทเทเนียมได ออกไซด์ (TiO2) แต่เนือ่ งจากไทเทเนียมได ออกไซด์ยังมีข้อจ�ำกัดในเรื่องขนาดของ พื้ น ที่ ผิ ว ที่ มี รู พ รุ น ต�่ ำ ซึ่ ง ไม่ ส ามารถใช้ ประโยชน์จากแสงอาทิตย์ได้อย่างเต็มที่ ดังนั้นในการศึกษานี้ได้ท�ำการพัฒนาตัว
เร่ ง ปฏิ กิ ริ ย าที่ เ ตรี ย มจากไทเทเนี ย มได ออกไซด์เป็นองค์ประกอบหลักให้มีพื้นที่ผิว เพิ่ ม มากขึ้ น โดยการลดขนาดของตั ว เร่ ง ปฏิกิริยาด้วยการเปลี่ยนให้อยู่ในรูปของท่อ นาโน (nanotube) และมีประสิทธิภาพใน การกระบวนการแยกน�้ำเชิงแสงในการผลิต ก๊าซไฮโดรเจน เพื่อให้เข้าใจในคุณสมบัติ ของตัวเร่งปฏิกริ ยิ าทีส่ งั เคราะห์ได้ ทางคณะ ผูว้ จิ ยั จึงได้ประยุกต์ใช้เทคนิคการดูดกลืนรัง สีเอ๊กซ์แบบติดตามเวลา (Time-Resolved XAS) มาศึกษาคุณลักษณะโครงสร้างของท่อ นาโนไทเทเนียม (titanium nanotube) ที่ สั ง เคราะห์ โดยความร่ ว มมื อ กั บ ดร.พิ นิ จ กิ จ ขุ น ทด ซึ่ ง เป็ น นั ก วิ จั ย ของ สถาบั น วิ จั ย แสงซิ น โครตรอน (องค์ ก าร มหาชน) ในการศึกษาคุณสมบัติของตัวเร่ง ปฏิกิริยาดังกล่าว
รูปที่ 2 แผนภาพกระบวนการแยกน้ำ�ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง
รูปที่ 3 ระบบลำ�เลียงแสงและสถานีทดลอง Time-Resolved XAS
SLRI NEWSLETTER
5
Accelerator explore
คลื่นวิทยุกับเครื่องก�ำเนิดแสงซินโครตรอน (ตอนจบ)
ดร. นาวิน จันทร์ทอง ฝ่ายเทคโนโลยีเครื่องเร่งอนุภาค สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)
เราได้ทราบถึงความส�ำคัญและหลัก การน�ำเอาคลืน่ วิทยุไปใช้ในเครือ่ งเร่งอนุภาค และเครื่องก�ำเนิดแสงซินโครตรอนจากตอน ที่แล้ว ในตอนนี้จะกล่าวถึงระบบที่ใช้กับ เครื่องก�ำเนิดแสงสยาม เครื่องก�ำเนิดแสง ซินโครตรอนแห่งเดียวในประเทศไทย โดย ระบบคลื่นวิทยุทใี่ ช้งานมีอยู่ 3 ระบบ 2 ย่าน ความถี่ได้แก่ ระบบคลื่นวิทยุความถี่ 2,856 MHz ส�ำหรับเครื่องเร่งอนุภาคในแนวตรง (Linac) ระบบคลื่นวิทยุความถี่ 118 MHz ส� ำ หรั บ เครื่ อ งเร่ ง อนุ ภ าคในแนววงกลม (Booster ring) ที่ท�ำงานเป็นแบบพัลส์ และ ระบบคลื่นวิทยุความถี่ 118 MHz ส�ำหรับวง กักเก็บอิเล็กตรอน (Storage ring) ทีท่ ำ� งาน แบบต่อเนื่อง ระบบคลื่ น วิ ท ยุ ส� ำ หรั บ เครื่ อ งเร่ ง ใน แนวตรงนัน้ มีหลอดขยายก�ำลัง Klystron เป็น ตัวจ่ายก�ำลังให้กับโพรงคลื่นวิทยุที่เป็นแบบ หลายห้องคลื่นจ�ำนวน 60 ห้องต่อๆกันเป็น ท่อเดียวกันยาว 2.3 เมตร ซึง่ มีทงั้ หมด 2 ท่อ โดยโพรงคลื่นวิทยุที่ใช้นี้ท�ำมาจากทองแดง เกรดสูงที่ไม่มีส่วนประกอบของออกซิเจน ผสมอยู่ (Oxygen-free high thermal conductivity: OFHC) เมือ่ ท�ำงานจะมีความร้อน สูญเสียเกิดขึ้นที่ผนังของตัวโพรงคลื่นวิทยุ จ�ำเป็นต้องมีการหล่อเย็นเพือ่ ให้อณ ุ หภูมกิ าร ท�ำงานคงที่ ทั้งนี้ในเครื่องก�ำเนิดแสงสยาม นัน้ ใช้นำ�้ หล่อเย็นในการรักษาเสถียรภาพทาง อุณหภูมิของโพรงคลื่นวิทยุ ระบบคลื่ น วิ ท ยุ ส� ำ หรั บ เครื่ อ งเร่ ง ใน แนววงกลมและวงกักเก็บใช้ความถี่เดียวกัน ที่ 118 MHz แต่ลักษณะการท�ำงาน อุปกรณ์ การจ่ายก�ำลัง และโพรงคลื่นวิทยุต่างกัน โดยในเครื่องเร่งแนววงกลมใช้เทคโนโลยี 6
SLRI NEWSLETTER
รู ป ที่ 1 โพรงคลื่ น วิ ท ยุ ตั ว ปั จ จุ บั น ของวงกั ก เก็ บ อิ เ ล็ ก ตรอน (ซ้ า ย) และของเครื่ อ งเร่ ง อนุ ภ าคในแนววงกลม (ขวา) ท่อทองแดงด้านบนคือระบบลำ�เลียงกำ�ลังจากแหล่งจ่ายกำ�ลังคลื่นวิทยุมายังตัวโพรงคลื่นวิทยุ
หลอดสุ ญ ญากาศในการจ่ า ยก� ำ ลั ง ให้ กั บ โพรงคลืน่ วิทยุทที่ ำ� จากทองแดงเกรดสูงหล่อ เย็นด้วยน�้ำโดยให้ความต่างศักย์สูงสุด 90 kV เพื่อใช้ในการให้พลังงานกับอิเล็กตรอน ส่ ว นในวงกักเก็บอิเล็กตรอนใช้เทคโนโลยี โซลิตสเตทต์ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีใหม่ในการ จ่ า ยก� ำ ลั ง ให้ กั บ โพรงคลื่ น วิ ท ยุ ที่ ท� ำ จาก ทองแดงเกรดสูงหล่อเย็นด้วยน�้ำเช่นกัน แต่ ให้ความต่างศักย์สูงกว่า โดยสูงสุดไม่เกิน 125 kV เพื่อใช้ชดเชยการสูญเสียพลังงาน ของอิเล็กตรอน จะเห็ น ได้ ว ่ า โพรงคลื่ น วิ ท ยุ ที่ ใ ช้ ใ น เครื่องก�ำเนิดแสงสยามนั้นล้วนท�ำจากวัสดุ ทีเ่ ป็นทองแดงเกรดบริสทุ ธิไ์ ม่มอี งค์ประกอบ ของออกซิ เ จนเจื อ ปนเพื่ อ ลดโอกาสที่ จ ะ ถูกกัดกร่อนจากการเป็นสนิม ช่วยยืดอายุ การใช้งาน และถ่ายเทความร้อนได้ดี แต่ ในปัจจุบันได้มีการออกแบบ ทดลองและ ใช้ ง านโพรงคลื่ น วิ ท ยุ ที่ ท� ำ จากวั ส ดุ ตั ว น� ำ
ยิง่ ยวด (Superconductor) ซึง่ จะช่วยท�ำให้ การสูญเสียพลังงานในรูปความร้อนที่ผนัง ของโพรงคลื่นวิทยุแทบจะเป็นศูนย์ แต่ต้อง แลกมาด้วยการสร้างระบบผลิตฮีเลียมหรือ ไนโตรเจนเหลวเพื่อท�ำให้โพรงคลื่นวิทยุนั้น คงสถานะเป็นตัวน�ำยิ่งยวดอยู่ตลอดเวลา เครื่ อ งก� ำ เนิ ด แสงซิ น โครตรอนที่ ใ ช้ โ พรง คลื่นวิทยุแบบตัวน�ำยิ่งยวดยกตัวอย่างเช่น Diamond Light Source ประเทศอังกฤษ
รูปที่ 2 โพรงคลื่นวิทยุตัวปัจจุบันของเครื่องเร่งอนุภาคใน แนวตรง พร้อมกับระบบแหล่งจ่ายกำ�ลังคลื่นวิทยุ
Canadian Light Source ประเทศแคนาดา Taiwan Light Source ที่ไต้หวัน Pohang Light SourcePLS-II ประเทศเกาหลี ใ ต้ เป็นต้น ในอนาคตอันใกล้นจี้ ะมีการใส่อปุ กรณ์ แทรก (Insertion device) เข้าไปในวงกัก เก็บอิเล็กตรอนเพื่อท�ำให้สามารถผลิตแสง ในย่านรังสีเอกซ์พลังงานสูงได้ ซึ่งในการ นี้จะท�ำให้อิเล็กตรอนสูญเสียพลังงานมาก ขึ้ น การชดเชยพลั ง งานก็ ต ้ อ งสู ง ขึ้ น ด้ ว ย เพื่อรักษาเสถียรภาพการให้บริการ แต่โพรง คลื่นวิทยุตัวปัจจุบันที่ใช้อยู่ในวงกักเก็บถูก จ�ำกัดด้วยลิมติ ของก�ำลังทีร่ บั ได้ของตัวโพรง คลืน่ วิทยุเองทีแ่ ปลงเป็นความต่างศักย์สงู สุด ไม่เกิน 125 kV ดังนัน้ จึงจ�ำเป็นทีต่ อ้ งมีระบบ คลื่นวิทยุระบบที่สองขึ้นมารองรับ ในการออกแบบโพรงคลื่ น วิ ท ยุ นั้ น จ�ำเป็นต้องมีข้อมูลความต้องการเบื้องต้น ก่อนนั่นคืออัตราการสูญเสียพลังงานของ อิเล็กตรอนทีว่ งิ่ อยูใ่ นวงกักเก็บซึง่ ในกรณีของ เครื่องก�ำเนิดแสงสยามหลังจากใส่อุปกรณ์ แทรกเข้าไปทั้งหมดสามตัวแล้วจะมีอัตรา การสูญเสียพลังงานอยู่ที่ประมาณ 88 keV ต่อรอบแต่ในการออกแบบจะใช้คา่ ที่ 100 keV ต่อรอบ และกระแสสูงสุดที่กักเก็บในวงคือ 150 mA ดังนั้นจะได้ค่าก�ำลังงานที่ต้องจ่าย ให้กับอิเล็กตรอนเพื่อให้อิเล็กตรอนสามารถ เก็บอยู่ในวงได้เป็น 15 kW ข้อมูลอีกส่วน หนึ่งคือค่าความต่างศักย์ระหว่างช่องว่างใน โพรงคลืน่ วิทยุ (RF gap voltage) ทีต่ อ้ งการ ซึ่งข้อมูลนี้ยิ่งมีค่ามากเท่าไหร่ยิ่งดีเพราะ จะมีส่วนช่วยยืดระยะเวลาที่สามารถเก็บ อิเล็กตรอนไว้ในวงกักเก็บได้นานขึ้น และ ยังช่วยให้สามารถบีบอัดจ�ำนวนอิเล็กตรอน ของแต่ละกลุ่มก้อนในขบวนของอิเล็กตรอน ที่วิ่งอยู่ในวงกักเก็บได้มากขึ้นด้วย แต่นั้น จ�ำเป็นต้องแลกมาด้วยการจ่ายก�ำลังงานทีส่ งู มากให้กับตัวโพรงคลื่นวิทยุซึ่งในบางครั้งก็ เกินความจ�ำเป็น และท�ำให้ค่าใช้จ่ายในการ ให้บริการสูงขึ้นด้วย ดังนั้นจึงจ�ำเป็นต้องหา จุดทีส่ มดุลและเหมาะสมส�ำหรับแต่ละเครือ่ ง ก�ำเนิดแสงซินโครตรอน ส�ำหรับเครือ่ งก�ำเนิด
รูปที่ 3 ตัวรวมกำ�ลัง 1 ใน 4 ตัว ของแหล่งจ่ายกำ�ลัง คลื่นวิทยุชนิดโซลิตสเตทต์ ในวงกักเก็บอิเล็กตรอนทำ�งาน ที่ความถี่ 118 MHz
แสงสยามนัน้ ค่าความต่างศักย์ 300 kV เพียงพอ ส�ำหรับคุณลักษณะของล�ำอิเล็กตรอนที่ใช้ งานอยู่และเหมาะสมกับระยะเวลาในการ กักเก็บอิเล็กตรอนเพื่อให้บริการแสง เมื่อได้ข้อมูลค่าความต่างศักย์สูงสุด แล้ว สิ่งต่อไปที่ต้องตัดสินใจคือวัสดุที่ใช้ ท�ำตัวโพรงคลื่นวิทยุว่าจะเป็นตัวน�ำธรรมดา ที่ใช้น�้ำหล่อเย็น หรือวัสดุตัวน�ำยิ่งยวดที่ ใช้ฮีเลียมเหลวในการหล่อเย็น จากการที่ สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอนมีระบบผลิต ฮีเลียมเหลวอยู่แล้วแต่ไม่ได้วางแผนที่จะ น� ำ มาใช้ กั บ ระบบคลื่ น วิ ท ยุ ดั ง นั้ น หากจะ เลือกใช้วัสดุแบบตัวน�ำยิ่งยวดแล้วจ�ำเป็นที่ จะต้องลงทุนค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมในส่วนของ ระบบผลิตฮีเลียมเหลว และด้วยระยะเวลา งบประมาณที่ จ� ำ กั ด การเลื อ กใช้ วั ส ดุ เ ป็ น ตัวน�ำธรรมดาจึงเหมาะสมกับสภาวการณ์ ของเครื่องก�ำเนิดแสงสยาม จากข้อมูลค่าความต่างศักย์และวัสดุ ที่ใช้ ขั้นต่อไปคือการออกแบบรูปร่างของ ตัวโพรงคลื่นวิทยุให้มีการสูญเสียในรูปของ ความร้อนที่ผนังตัวโพรงคลื่นวิทยุน้อยที่สุด และได้ประสิทธิภาพในการส่งผ่านพลังงาน ไปสู่อิเล็กตรอนสูงสุดโดยที่ผลกระทบต่อ คุ ณ ลั ก ษณะของล� ำ อิ เ ล็ ก ตรอนน้ อ ยที่ สุ ด ซึ่ ง คุ ณ ลั ก ษณะเหล่ า นี้ เ ป็ น คุ ณ ลั ก ษณะ จ�ำเพาะส�ำคัญของตัวโพรงคลื่นวิทยุ ก า ร อ อ ก แ บ บ จ ะ มี ก า ร จ� ำ ล อ ง สนามไฟฟ้ า แม่ เ หล็ ก ที่ เ กิ ด ขึ้ น ในตั ว โพรง คลื่นวิทยุและจากค่าสนามเหล่านี้จะน�ำไป สู่การค�ำนวณค่าความร้อนที่เกิดขึ้นที่ผนัง
รูปที่ 4 ตัวรวมกำ�ลังภาคสุดท้ายของแหล่งจ่ายกำ�ลัง คลืน่ วิทยุชนิดโซลิตสเตทต์ ทีร่ วมกำ�ลังคลืน่ วิทยุจาก4 แขนง และจ่ายให้กับโพรงคลื่นวิทยุในวงกักเก็บ
รูปที่ 5 ส่วนการเชื่อมต่อสัญญาณและระบบอินเตอร์ล็อค ในตู้ระบบควบคุมคลื่นวิทยุกำ�ลังต่ำ�
และค่ า คุ ณ ลั ก ษณะจ� ำ เพาะอื่ น ๆของตั ว โพรงคลื่นวิทยุที่ส�ำคัญได้แก่ ค่าความถี่สั่น พ้องพื้นฐานที่โพรงคลื่นวิทยุสามารถท�ำงาน ตอบสนองได้ (Resonant frequency) ค่า คอลิตแี้ ฟคเตอร์ (Quality factor) ทีบ่ ง่ บอก ถึงความรวดเร็วในการเติมพลังงานให้กับ ตัวโพรงคลื่นวิทยุก่อนเริ่มใช้งานและย่าน การตอบสนองคลื่ น ความถี่ ข องตั ว โพรง คลื่นวิทยุ และค่าชันต์อิมพิแดนซ์ (Shunt impedance) ของตัวโพรงคลืน่ วิทยุทนี่ ยิ าม โดยอัตราส่วนของความต่างศักย์ยกก�ำลัง สองต่อก�ำลังงานที่สูญเสียในรูปความร้อน ที่ผนัง สามารถใช้บ่งบอกถึงประสิทธิภาพ ของการส่งผ่านพลังงานไปสู่ล�ำอิเล็กตรอน โดยหากค่าชันต์อมิ พิแดนซ์สงู หมายความว่า ค่าก�ำลังงานที่สูญเสียที่ผนังมีน้อยและก�ำลัง งานที่จ่ายให้กับตัวโพรงคลื่นวิทยุจากแหล่ง จ่ายก�ำลังสามารถเปลี่ยนไปเป็นพลังงานใน รูปของความต่างศักย์เพื่อให้พลังงานแก่ล�ำ อิเล็กตรอนได้มากนั่นเอง SLRI NEWSLETTER
7
รูปที่ 6 ภาพร่างครึ่งหนึ่งของโพรงคลื่นวิทยุตัวที่สองที่ ออกแบบโดยใช้โปรแกรม Superfish โดยเส้นสีม่วงคือเส้น แนวของสนาวงมไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการจำ�ลอง
การก่อสร้างและบางส่วนอยู่ในช่วงทดสอบ โดยการปรับเปลีย่ นขนาดให้ได้คา่ ความถีส่ นั่ พ้องพืน้ ฐาน 118 MHz สอดคล้องกับระบบที่ ใช้อยูใ่ นปัจจุบนั โดยมีคา่ ชันต์อมิ พิแดนซ์อยู่ ที่ 3 MΩ และค่าคอลิตี้แฟคเตอร์ไม่ต�่ำกว่า 20,000 จากค่าคุณลักษณะจ�ำเพาะเหล่านี้ ท�ำให้ต้องจ่ายก�ำลัง 30 kW ให้กับตัวโพรง คลืน่ วิทยุเพือ่ ให้ได้คา่ ความต่างศักย์ 300 kV เมื่อรวมกับก�ำลังที่ล�ำอิเล็กตรอนต้องการอีก 15 kW ท�ำให้แหล่งจ่ายก�ำลังคลื่นวิทยุต้อง จ่ายก�ำลังได้อย่างน้อยสุด 45 kW อย่างต่อ เนือ่ งโดยทีย่ งั ไม่รวมการสูญเสียอืน่ ๆทีจ่ ะเกิด ขึ้นในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆของระบบ คลื่นวิทยุเข้าด้วยกัน การควบคุ ม เพื่ อ ให้ แ หล่ ง จ่ า ยก� ำ ลั ง คลืน่ วิทยุจา่ ยก�ำลังสัมพันธ์กบั ความต้องการ ของตัวโพรงคลื่นวิทยุและการเปลี่ยนแปลง ของปริมาณล�ำอิเล็กตรอนในวงกักเก็บได้นนั้ โดยอาศัยส่วนประกอบหลักอีกส่วนหนึง่ ของ ระบบคลืน่ วิทยุนนั้ คือระบบควบคุมคลืน่ วิทยุ ก�ำลังต�่ำ (Low level RF control: LLRF) ซึ่ง ในปัจจุบันระบบนี้จะเป็นระบบดิจิตอลและ ควบคุมผ่านโปรแกรมคอมพิวเตอร์โดยรับ สัญญาณมาจากตัววัดสัญญาณที่ติดอยู่กับ ตัวโพรงคลื่นวิทยุและค�ำนวณเป็นค่าความถี่ ความต่างศักย์และเฟสของสัญญาณขณะ
โปรแกรมที่ ใ ช้ ใ นการจ� ำ ลองสนาม ไฟฟ้าแม่เหล็กเพือ่ ออกแบบตัวโพรงคลืน่ วิทยุ นี้มีทั้งแบบการจ�ำลองแบบ 2 มิติ และ 3 มิติ ในการออกแบบเบื้องต้นเพื่อความรวดเร็ว การใช้การจ�ำลองแบบ 2 มิติจะดีกว่าหลัง จากได้แบบคร่าวๆแล้วจึงใช้การจ�ำลองแบบ 3 มิตเิ พือ่ ความถูกต้องแม่นย�ำในการค�ำนวณ ค่าคุณลักษณะจ�ำเพาะของตัวโพรงคลืน่ วิทยุ โปรแกรมแบบ 2 มิติที่ใช้กันแพร่หลายเป็น โปรแกรมที่สามารถใช้ได้โดยไม่เสียค่าใช้ จ่ายเรียกว่า Poisson Superfish ซึง่ ได้รบั การ พัฒนาขึ้นโดย Los Alamos Accelerator Code Groupที่ Los Alamos National Laboratory (LANL) ประเทศสหรัฐอเมริกา ส่วนโปรแกรมการจ�ำลองแบบ 3 มิตินั้นต้อง เสียค่าใช้จ่ายในการใช้โปรแกรม ที่ใช้กัน อย่างแพร่หลายมีอยู่ 2 โปรแกรมคือ Ansys HFSS และ CST Microwave studio และ ยังมีโปรแกรมอื่นๆที่มีการพัฒนาขึ้นใช้เอง ในแต่ละห้องปฏิบตั กิ าร แต่ทา้ ยทีส่ ดุ ก็ตอ้ งมี การเทียบผลกับโปรแกรมทีม่ จี ำ� หน่ายในท้อง ตลาดหลักๆ 2 โปรแกรมดังกล่าว โพรงคลื่นวิทยุตัวที่สองส�ำหรับวงกัก เก็บอิเล็กตรอนของเครื่องก�ำเนิดแสงสยาม นัน้ ใช้ตน้ แบบมาจากโพรงคลืน่ วิทยุของวงกัก รูปที่ 7 ขนาดและทิศทางของสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการ เก็บอิเล็กตรอน MAX-IV ของห้องปฏิบตั กิ าร จำ�ลองแบบ 3 มิติโดยใช้โปรแกรม CST Microwave studio MAX-lab ประเทศสวีเดนซึ่งอยู่ในระหว่าง
8
SLRI NEWSLETTER
รูปที่ 8 ภาพตัดขวาง 3 มิติของโพรงคลื่นวิทยุตัวที่สองที่ ออกแบบโดยบริษัท Research Instruments GmbH ประเทศเยอรมัน จากความต้องการและแบบเบื้องต้นที่ทาง สถาบันฯได้ออกแบบโดยใช้โปรแกรม Superfish
นั้นๆว่าเป็นไปตามต้องการหรือไม่หากไม่ ถู ก ต้ อ งก็ จ ะมี ก ารส่ ง สั ญ ญาณไปทั้ ง ที่ ตั ว แหล่งจ่ายก�ำลังเพื่อปรับค่าตัวแปรต่างๆให้ ได้ก�ำลังและสัญญาณตามต้องการ และที่ ตัวโพรงคลื่นวิทยุเองเพื่อปรับต�ำแหน่งของ ตัวปรับความถีเ่ พือ่ ให้ได้ความถีท่ ถี่ กู ต้องโดย การควบคุมเหล่านี้เกิดขึ้นตลอดเวลาเพื่อให้ ระบบท�ำงานได้อย่างมีเสถียรภาพต่อเนื่อง จะเห็นได้ว่าในเครื่องก�ำเนิดแสงซิน โครตรอนระบบคลื่น วิทยุ ก็เป็นระบบหนึ่ง ที่ส�ำคัญของเครื่องซึ่งหากท�ำงานผิดพลาด หรือขัดข้องการก�ำเนิดแสงซินโครตรอนและ การให้บริการแสงก็จะไม่มีเสถียรภาพ และ ถึ ง แม้ ร ะบบคลื่ น วิ ท ยุ มี เ สถี ย รภาพในการ ท� ำ งานที่ ดี แ ต่ ร ะบบอื่ น ๆขั ด ข้ อ งก็ ก ระทบ กับเสถียรภาพของเครื่องเช่นกัน ดังนั้นใน ทุกๆระบบของเครื่องต้องท�ำงานสัมพันธ์กัน อย่างมีเสถียรภาพและประสิทธิภาพเท่านั้น ที่จะน�ำมาซึ่งคุณภาพของการให้บริการแสง ซินโครตรอน
SLRI Activity
สถาบันฯ โชว์ผลงานชุดแสดงผลอักษรเบรลล์10 เซลล์ ในงานสัมมนาผู้พิการทางสายตา และทดสอบระบบ ณ โรงเรียนการศึกษาคนตาบอดนครราชสีมา ทีมนักวิจยั ระบบล�ำเลียงแสง 6a : DXL น�ำทีมโดย ดร.รุง่ เรือง พัฒนากุล น�ำชุดแสดงผลอักษรเบรลล์รว่ มแสดงในงานสัมมนา ท�ำสิทธิ ให้เป็นจริง: พรบ.ส่งเสริมและพัฒนาคุณภาพชีวติ คนพิการ พ.ศ.2556 เมือ่ วันที่ 21-24 เมษายน 2556 ณ โรงแรมหัวหินแกรนด์ แอนด์ พลาซ่า 2556 อีกทัง้ ได้นำ� ชุดแสดงผลดังกล่าว ทดสอบระบบกับน้องๆ ผูพ้ กิ ารทางสายตา เมือ่ วันที่ 22 พ.ค. 2556 ณ โรงเรียนการศึกษาคนตาบอด นครราชสีมา ในโอกาสนีไ้ ด้เลีย้ งอาหารค�ำ่ แก่นอ้ งๆด้วย
สซ.จัดอบรมเชิงปฏิบัติการ
Photoemission Electron Spectroscopy and Microscopy (AWPESM) ครั้งที่ 2
สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี จัดอบรมเชิงปฏิบตั กิ ารระดับอาเซียนส�ำหรับเทคนิค Photoemission Electron Spectroscopy and Microscopy ครัง้ ที่ 2 (2nd ASEAN Workshop on Photoemission Electron Spectroscopy and Microscopy 2013) เมือ่ วันที่ 28 – 30 พฤษภาคม 2556 ณ ห้องปฏิบตั กิ ารแสงสยาม จ.นครราชสีมา โดยมีวตั ถุประสงค์เพือ่ การสร้าง เครือข่ายกับสถาบันอุดมศึกษาทัง้ ในประเทศ และกลุม่ ประเทศสมาชิกอาเซียนผ่านความร่วมมือในการศึกษาวิจยั ทัง้ นีจ้ ะเป็นการเสริมสร้าง ความเข้มแข็งของกลุม่ ผูใ้ ช้ประโยชน์แสงซินโครตรอนต่อไป ซึง่ กิจกรรมนีม้ นี กั วิจยั จากมหาวิทยาลัยต่างๆทัง้ ในประเทศและประเทศสมาชิก อาเซียนเข้าร่วมกว่า 50 คน
SLRI NEWSLETTER
9
SLRI Activity
ซินโครตรอนเปิดบ้าน จัดค่ายวิทยาศาสตร์ฯ อาเซียน ครั้งที่ 2
สร้างความร่วมมือด้านเทคโนโลยีแสงซินโครตรอนสู่กลุ่มประเทศสมาชิกสมาคมอาเซียน
หลังจากที่ประสบความส�ำเร็จเป็นอย่างมากจาก การจัดค่ายวิทยาศาสตร์ซินโครตรอนอาเซียน ครั้งที่ 1 โครงการค่ายวิทย์ฯ ซินโครตอนอาเซียน ครัง้ ที่ 2 จึงได้ เกิดขึน้ ใน โดยในปีนมี้ ผี สู้ นใจเข้าร่วมทัง้ นักศึกษาไทยและ กลุม่ ประเทศสมาชิกอาเซียน กว่า 100 คน ค่ายวิทยาศาสตร์ซนิ โครตรอนอาเซียน ครัง้ ที่ 2 ( The 2nd ASEAN Synchrotron Science Camp) ที่ จั ด ขึ้ น โดยสถาบั น วิ จั ย แสงซิ น โครตรอน (องค์ ก าร มหาชน) กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ระหว่าง วันที่ 29 เมษายน – 3 พฤษภาคม 2556 ณ ห้องปฏิบตั ิ การแสงสยาม อาคารสิรนิ ธรวิชโชทัย สถาบันวิจยั แสง ซินโครตรอน (องค์การมหาชน) จ.นครราชสีมา ในปีนที้ าง สถาบันฯ มีเป้าหมายขยายฐานการสร้างความร่วมมือด้าน เทคโนโลยีแสงซินโครตรอนไปสู่ประเทศสมาชิกสมาคม อาเซียน เพือ่ ต้อนรับการเข้าสู่ AEC โดยมีประเทศทีเ่ ข้า
10
SLRI NEWSLETTER
ร่วมกิจกรรม อาทิ เวียดนาม มาเลเซีย อินโดนีเซีย และ กัมพูชา ได้มาสัมผัสกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และ เทคโนโลยีแสงซินโครตรอนในห้องปฏิบัติการวิจัยระดับ ภูมภิ าคอาเซียน ส�ำหรับแสงซินโครตรอน ถือเป็นเรือ่ งใหม่สำ� หรับ ใครหลายๆคน ทั้งยังเป็นสิ่งที่ชวนให้ค้นหาค�ำตอบ ว่า แสงซินโครตรอนคืออะไร มีประโยชน์อย่างไร โดย นั ก วิ ท ยาศาสตร์ ใ ห้ นิ ย ามของแสงซิ น โครตรอนว่ า “แสงซินโครตรอน” คือ “คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ซึง่ เหมือนกับแสงอาทิตย์หรือแสงจากหลอดไฟทัว่ ไป ทีถ่ กู ปลดปล่อยออกมาจากอิเล็กตรอนทีเ่ คลือ่ นทีด่ ว้ ยความเร็ว ใกล้ความเร็วแสงและถูกบังคับให้เลีย้ วโค้ง ภายใต้สนาม แม่เหล็กในสภาวะสุญญากาศ” แสงซินโครตรอนทีผ่ ลิต ออกมานัน้ จะมีความสว่างจ้ามากกว่าดวงอาทิตย์ถงึ 1 ล้าน เท่าและขนาดของล�ำแสงเล็กมากเทียบเท่าได้กับเส้นผม
ของเรา ด้วยความมหัศจรรย์ของแสงซินโครตรอนนีเ้ อง นักวิทยาศาสตร์จึงน�ำมาใช้ประโยชน์ในงานวิจัยต่างๆ อย่างหลากหลาย ห้องปฏิบตั กิ ารแสงสยาม สถาบันวิจยั แสงซิ น โครตรอน (องค์ ก ารมหาชน) ถื อ ได้ ว ่ า เป็ น ห้องปฏิบตั กิ ารทีท่ นั สมัย มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี สูง และเป็นเครือ่ งก�ำเนิดแสงซินโครตรอนทีใ่ หญ่ทสี่ ดุ ใน ภูมภิ าคอาเซียน แสงซินโครตรอนทีผ่ ลิตได้มชี ว่ งพลังงาน ทีค่ รอบคลุม ตัง้ แต่ยา่ นรังสีอนิ ฟราเรดไปจนถึงรังสีเอกซ์ พร้อมให้บริการแก่นกั วิจยั ในด้านต่างๆ มากถึง 10 สถานีทดลอง ตลอดระยะเวลาของการเข้าค่ายทั้ง 5 วันนี้ เป็นการถ่ายทอดความรูด้ า้ นวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี แสงซินโครตรอน ทั้งในส่วนของภาคทฤษฎีและปฏิบัติ อีกทัง้ มีการบรรยายพิเศษจากนักวิทยาศาสตร์ทมี่ ชี อื่ เสียง อาทิ ศ.ดร.พิมพ์ใจ ใจเย็น เจ้าของรางวัลนักวิทยาศาสตร์ รุน่ ใหม่ประจ�ำปี และ L’OREAL-UNESCO Fellowship for
SLRI Activity Women in Science จากภาควิชาชีวเคมี มหาวิทยาลัย มหิดล และ ดร.บัญชา ธนบุญสมบัติ จากส�ำนักงาน พัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ ผูก้ อ่ ตัง้ เพจ ชมรมคนรักมวลเมฆ และเป็นนักสื่อสารวิทยาศาสตร์ ชือ่ ดังของประเทศ ในส่วนของภาคปฏิบัติ เป็นการแบ่งกลุ่มย่อย ตามความสนใจ เพื่อเรียนรู้และฝึกท�ำปฏิบัติการจริง ตามสถานีทดลองต่างๆ อาทิ X-ray Scattering, FTIR microspectroscopy, LEEM & PEEM, Vacuum
Technology, X-ray Fluorescene และ X-ray Absorption Spectroscopy ในโอกาสนีไ้ ด้สง่ เสริมให้ผเู้ ข้าร่วมกิจกรรม เรียนรูก้ ระบวนการน�ำเสนอผลงานกลุม่ ต่อทีป่ ระชุมและ ทีมนักวิจัยพี่เลี้ยง โดยตลอดระยะเวลาของค่ายครั้งนี้ ทัง้ ในส่วนของการบรรยายในภาคทฤษฎี การน�ำเสนอผล งาน การกระชับความสัมพันธ์ผา่ นกิจกรรมสันทนาการ และการทัศนศึกษา ณ อุทยานประวัตศิ าสตร์ปราสาทหิน พิมาย ล้วนใช้ภาษาอังกฤษเป็นภาษากลางในการสือ่ สาร จากประสบการณ์คา่ ยวิทยาศาสตร์ซนิ โครตรอน
อาเซียนครั้งนี้ ตัวแทนนักศึกษาค่ายวิทย์ฯ จากกลุ่ม ประเทศอาเซียนจะได้น�ำความรู้ ด้า นวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีขั้นสูง ไปเผยแพร่ในประเทศของตัวเอง เพื่อเป็นการกระตุ้นและสร้างแรงบันดาลใจให้พัฒนา ตนเองไปสูก่ ารเป็นนักวิทยาศาสตร์รนุ่ ใหม่ ก่อให้เกิดการ สร้างเครือข่ายกับสถาบันอุดมศึกษาในกลุ่มในประเทศ สมาชิกอาเซียนผ่านความร่วมมือในการศึกษาวิจยั และ จะเป็นการเสริมสร้างความเข้มแข็งของกลุม่ ผูใ้ ช้ประโยชน์ แสงซินโครตรอนต่อไป
ความคิดเห็นจากผู้ร่วมค่ายวิทยาศาสตร์ซินโครตรอนอาเซียน Mr. HUOT Kimneng Institute of Technology of Cambodia จากประเทศกัมพูชา
“
“
ก่อนหน้านีเ้ คยได้ยนิ แค่วา่ ประเทศไทยมีเครือ่ งก�ำเนิดแสงซินโครตรอน แต่ไม่ทราบถึงประโยชน์ของเครือ่ ง การได้มาเข้า ค่ายครัง้ นีร้ สู้ กึ ประทับใจมาก ท�ำให้ได้รบั ความรูใ้ หม่ๆ, ทราบถึงประโยชน์ของแสงซินโครตรอนมากมาย และจะน�ำความรูท้ ไี่ ด้ ไปถ่ายทอดให้แก่เพือ่ นๆทีก่ มั พูชาต่อไป
Mrs. To Thanh Loan International Training Institute for Materials Science จากประเทศเวียดนาม
“
รูจ้ กั แสงซินโครตรอนจากเพือ่ นทีเ่ รียนด้วยกัน โดยเพือ่ นได้กล่าวถึง สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอนในงานสัมมนาแห่งหนึง่ ซึง่ คิดว่าแสงซินโครตรอนน่าจะเป็นประโยชน์ตอ่ งานวิจยั ของตัวเอง การได้มาเข้าค่ายครัง้ นีถ้ อื เป็นประสบการณ์ทดี่ มี าก โดยเฉพาะมี ภาคปฏิบตั จิ ริง ซึง่ ก่อนมาคิดว่า ถ้าเป็นไปได้อยากมาศึกษาทางด้าน XAS และเมือ่ ได้มาก็ได้อยูใ่ นกลุม่ SUT-NANOTEC-SLRI ถือว่า โชคดีมาก จะน�ำความรูท้ ไี่ ด้ไปใช้ประโยชน์ให้มากทีส่ ดุ
“
“
การได้มาเข้าค่ายครัง้ นีเ้ ป็นประสบการณ์ทดี่ มี าก เพราะนอกจากจะมีการเรียนด้านทฤษฎีแล้วยังได้มกี ารท�ำ Lab จริงอีก ด้วย ซึง่ ท�ำให้เข้าใจแสงซินโครตรอนมากยิง่ ขึน้ และถ้ามีโอกาสอยากน�ำงานวิจยั ของตัวเองมาใช้แสงซินโครตรอนในการศึกษาด้วย
“
Miss Lee Sin Yee ก�ำลังศึกษาทางสาขา Food Science and Technology จากประเทศมาเลเซีย
Mr. Uji Pratomo Padjadjaran University จากประเทศอินโดนีเซีย
“
“
การได้มาเข้าค่ายครัง้ นีส้ นุกมาก ประทับใจทุกอย่าง ทัง้ นักวิจยั , staff, เพือ่ นๆทีม่ าเข้าค่ายร่วมกัน นอกจากได้รบั ความรู้ ด้านแสงซินโครตรอนแล้ว ยังมีโอกาสได้ไปอุทยาประวัตศิ าสตร์ปราสาทหินพิมาย ทัง้ นีต้ นได้ซอื้ ของฝากเป็นกระเป๋าสานใบเล็กๆ ไปฝากเพือ่ นๆทีป่ ระเทศอินโดนีเซียอีกด้วย
ร้อยต�ำรวจโทภูรติ พัชร์ นันทสิทธิอ์ งั กูร นักวิทยาศาสตร์ (สบ.1) พิสจู น์หลักฐาน จ. อ่างทอง ศูนย์พสิ จู น์หลักฐาน 1 ปทุมธานี ส�ำนักงานพิสจู น์หลักฐานต�ำรวจ ส�ำนักงานต�ำรวจแห่งชาติ
“
“
โดยส่วนตัวสนใจเทคโนโลยีแสงซินโครตรอนอยูแ่ ล้ว เพราะตนท�ำงานอยูท่ างด้านพิสจู น์หลักฐานด้วย การได้มาเข้าค่าย ครัง้ นีท้ ำ� ให้เข้าใจเทคโนโลยีแสงซินโครตรอนมากยิง่ ขึน้ ซึง่ ความรูท้ ไี่ ด้รบั นีจ้ ะน�ำไปเผยแพร่กบั เพือ่ นๆ ในองค์กรและน�ำไปพัฒนา กับงานของตัวเอง ทุกวันนีโ้ จรผูร้ า้ ยฉลาดขึน้ เทคโนโลยีเท่านัน้ ทีจ่ ะช่วยจับคนเหล่านีไ้ ด้
SLRI NEWSLETTER
11
“