ศูนย์ซินโครตรอนทดสอบสถานีใหม่ฉลุย เดินหน้าศึกษาโครงสร้างนาโน

นักวิจัยศูนย์ซินโครตรอนทดสอบสถานีใหม่ผ่านฉลุย เตรียมทดสอบการกระเจิงรังสีเอกซ์มุมเล็กๆ เพื่อศึกษาโครงสร้างระดับนาโนเมตร โดยสถานีลำแสงใหม่สร้างขึ้น เพื่อใช้งานด้านถ่ายภาพเอกซ์เรย์ สำหรับวิเคราะห์โครงสร้างวัสดุ สร้างภาพ 3 มิติโมเลกุล เอนไซม์ โปรตีน หรือตัวอย่างชีวภาพขนาดเล็กๆ อย่างแมลง มดคันไฟและยุง

ระหว่างเยี่ยมชมห้องปฏิบัติการของสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) ในกิจกรรมค่ายวิทยาศาสตร์แสงสยาม ครั้งที่ 6 ดร.ศุภกร รักใหม่ นักวิจัยจากส่วนปฏิบัติการกระแสงรังสีเอ็กเรย์มุมเล็ก (Small Angle X-ray Driffraction) ของสถาบัน ได้เผยกับทีมข่าววิทยาศาสตร์ ASTV-ผู้จัดการออนไลน์ว่า กำลังเตรียมทดลองลำแสงของสถานีบีมไลน์ที่ 2 (Beamline2) ซึ่งเป็นสถานีใหม่

ทั้งนี้ ทีมวิจัยได้ทดสอบสถานีใหม่ในเบื้องต้นแล้วเสร็จเมื่อเวลาประมาณ 19.45 น. ของวันที่ 20 ต.ค.52 ที่ผ่านมา แม้ในช่วงเช้าของวันเดียวกันนั้นยังพบปัญหาสำแสงไม่ตรง โดยการทดสอบที่ทำไปแล้วคือเช็คขนาดลำแสงที่ส่วนปลาย วัดความเข้มของแสง รวมทั้งวัดสารมาตรฐานซึ่งในที่นี้คือไททาเนียมไดออกไซด์ ที่ทราบตำแหน่่งของการกระเจิงดีอยู่แล้ว เพื่อดูว่ารูปร่างของการกระเจิงเป็นไปตามที่ควรจะเป็นหรือไม่

การทดสอบลำแสงกับตัวอย่างมาตรฐานนั้นทีมวิจัยได้ศึกษาการมุมกระเจิงรังสีมุมกว้างคือ 60 องศา ซึ่งหัววัดกับตัวอย่างที่ใช้ทดสอบอยู่ใกล้กัน และต่อไปจะได้ลองปรับลำแสงให้แบคกราวน์ () หรือสัญญาณพื้นหลังมีสัญญาณรบกวนน้อยลง และศึกษาการกระเจิงที่มุมเล็กๆ 0-2 องศา เพื่อตัวขนาดตัวอย่างระดับนาโนเมตร

สำหรับสถานีแห่งใหม่นี้ เป็นสถานีที่ให้บริการด้านการกระเจิงรังสีเอกซ์ (X-ray Scattering) ซึ่งใช้ประโยชน์ในด้านการถ่ายภาพรังสีเอกซ์ (X-ray Imaging) ซึ่งมีการประยุกต์ที่หลากหลาย อาทิ ช่วยให้เห็นโครงสร้างภายในของวัสดุ ที่ต้องการศึกษา และสร้างภาพสามมิติของวัสดุนั้นๆ ใช้ในการศึกษาทางด้านโบราณคดี เพื่อดูโครงสร้างและวิเคราะห์องค์ประกอบภายในโดยไม่ต้องทำลายตัวอย่างทางโบราณคดี หรือใช้ดูรูปร่างสามมิติโมเลกุล โปรตีน หรือเอนไซม์ รวมทั้งดูโครงสร้างตัวอย่างทางชีวภาพอย่างแมลงตัวเล็กๆ ซึ่งมีตัวอย่างศึกษาโครงสร้างของมดคันไฟและยุง เป็นต้น

“รังสีเอกซ์ที่ใช้เป็นรังสีเอกซ์ทุกความยาวคลื่น มีฉากรับภาพและหมุนตัวอย่างได้ 360 องศา ช่วยในการสร้างภาพสามมิติ และรังเอกซ์ของที่นี่มีความเข้มสูง และปลายลำแสงไม่บาน จึงได้ภาพที่คมชัด เราตั้งเป้าถ่ายภาพเส้นเลือดฝอยได้" ดร.ศุภกรกล่าว 

ทีมวิจัยและวิศวกรได้เตรียมสร้างสถานีใหม่นี้เป็นเวลา 2 ปี โดยอุปกรณ์เกือบทั้งหมดเป็นฝีมือคนไทย ซึ่งสถานีนี้เป็นสถานีที่ 4 ของสถาบัน และเนื่องจากใช้งบประมาณมากกว่าสถานีอื่นจึงสร้างขึ้นทีหลัง โดยใช้งบถึง 22 ล้านบาท ซึ่งส่วนใหญ่เป็นค่าใช้จ่ายของปั๊มสุญญากาศ ระบบอิเล็กทรอนิกส์ และกระจกคัดเลือกแสง ซึ่งเคลือบสารที่คัดกรองแสงในความยาวคลื่นที่ต้องการ

"กระจกคัดเลือกแสงนั้น เป็นกระจกขนาด 5x20 เซนติเมตร หนา 3 เซนติเมตร เคลือบทังสเตนและโบรอนคาร์ไบด์ แบบฟิล์บางสลับชั้นของสารทั้งสองชนิดด้วยความหนาระดับอะตอม เป็นเทคโนโลยีผลิตกระจกที่ทำไม่ได้ในเมืองไทย ต้องนำเข้าจากสหรัฐฯ เรามีกระจกแบบนี้ 2 ตัวที่ปรับทำมุมกันเพื่อคัดเลือกความยาวคลื่นที่ต้องการ" ดร.ศุภกรกล่าว

ทั้งนี้มีเวลาในการศึกษาตัวอย่างละ 2-3 นาที โดยสถานีจะเปิดใช้บริการ 24 ชั่วโมง ตั้งแต่วันจันทร์-เสาร์ โดยเบื้องต้นจะใช้เวลาทดสอบนาน 1 สัปดาห์ ทั้งนี้ได้เชิญนักวิจัยและอาจารย์จากมหาวิทยาลัยต่างๆ มาทดลองใช้เพื่อปรับความพร้อมของเครื่อง ซึ่งได้ติดต่ออาจารย์จากมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ มหาวิทยาลัยขอนแก่น และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ที่มีความร่วมมือกันระดับหนึ่งให้นำตัวอย่างมาทดสอบ

จากนั้นจึงเปิดให้บุคคลภายนอกและภาคเอกชนใช้งาน โดยไม่เสียค่าใช้จ่าย แต่มีเงื่อนไขว่าต้องเปิดเผยผลการทดลองได้

สำหรับกิจกรรมค่ายวิทยาศาสตร์แสงสยามนั้น จัดขึ้นระหว่างวันที่ 19-23 ต.ค.52 โดยปีนี้จัดขึ้นเป็นครั้งที่ 6 และมีนักศึกษาระดับปริญญาตรี-เอกเข้าร่วมทั้งหมด 61 คน