ชั้นใต้ดิน สำหรับติดตั้งเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน อยู่ต่ำกว่าระดับพื้นดินลงไป 5 เมตร

ชั้นที่หนึ่ง เป็นพื้นที่ในการติดตั้งวงแหวนกักเก็บลำแสงอิเล็กตรอน เพื่อเชื่อมต่อกับระบบลำเลียงแสงไปยังสถานีทดลองในด้านต่างๆ สำหรับนักวิจัย

ชั้นที่สอง เป็นห้องควบคุมระบบการทำงานของเครื่องกำเนิดแสงสยาม มีการติดตั้งระบบควบคุมด้วยเทคโนโลยีอันทันสมัย ควบคุมการทำงานด้วยระบบคอมพิวเตอร์ ซึ่งในส่วนระบบลำเลียงแสงและห้องควบคุมนั้น นักวิจัยและวิศวกรชาวไทยได้มีส่วนร่วมในการออกแบบและติดตั้งระบบการทำงาน ต่างๆ จนแล้วเสร็จ

ที่มาของเครื่องกำเนิดแสงสยาม

เมื่อปี พ.ศ.2539 ประเทศไทยได้รับบริจาคเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน กำลังการผลิตขนาดพันล้านอิเล็กตรอนโวลท์ จากกลุ่มบริษัท ซอร์เทค คอปเปอร์เรชั่น ประเทศญี่ปุ่น ซึ่งมูลค่าในขณะนั้นกว่า 8,000 ล้านบาท นักวิทยาศาสตร์ประเมินแล้วว่า ประเทศไทยสามารถใช้ประโยชน์จากเครื่องนี้ได้อีกถึง 20 ปี ทั้งยังประหยัดงบประมาณได้อีกมหาศาล ซึ่งหากสร้างขึ้นเองต้องใช้เวลากว่า 10 ปี หรือไม่แน่ว่าจะมีได้ในงบประมาณอันจำกัดของประเทศ 

เมื่อได้ทำการขนย้ายชิ้นส่วนมายังประเทศไทย ศูนย์เริ่มดำเนินการติดตั้งประกอบชิ้นส่วนต่างๆ ทั้งอุปกรณ์เดิมและส่วนที่ทำการสร้างขึ้นใหม่ จนกระทั่งแล้วเสร็จกลางปี พ.ศ.2544 โดยให้ชื่อเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนนี้ว่า "เครื่องกำเนิดแสงสยาม" ทำให้ไทยเป็น 1 ใน 19 ประเทศของโลกที่มีแสงซินโครตรอนเพื่อใช้ในงานวิจัย และยังเป็นหนึ่งในเครือข่ายห้องปฏิบัติการแสงซินโครตรอน 49 แห่งทั่วโลกด้วย ระยะเวลา 6 ปีในการติดตั้งอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีขนาดใหญ่ ทุกส่วน ทุกขั้นตอนต้องมีความละเอียดอ่อน ละเอียดรอบคอบ ด้วยการปฏิบัติงานระหว่างวิศวกรผู้เชี่ยวชาญชาวญี่ปุ่นและชาวไทย โดยได้รับคำปรึกษาอย่างใกล้ชิดจากที่ปรึกษาผู้เชี่ยวชาญพิเศษ ศาสตราจารย์ ดร.ทาเคฮิโกะ อิชิอิ และ คณะ เมื่อถึงเดือนธันวาคม พ.ศ.2544 เครื่องกำเนิดแสงสยามของไทยก็สามารถผลิตลำแสงซินโครตรอนได้เป็นผลสำเร็จใน ย่านพลังงานที่ได้ออกแบบไว้

คุณลักษณะของคลื่นแสง

คลื่นแสงพระอาทิตย์ แสง ที่ตาเรามองเห็นในตอนกลางวัน เป็นเพียงส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่รอบๆ ตัวเรา ซึ่งเป็นพลังงานที่เกิดจากการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์และเทหวัตถุอื่นๆ ในอวกาศ นอกเหนือจากแหล่งกำเนิดแสงตามธรรมชาติแล้ว ยังมีแหล่งกำเนิดแสงที่มนุษย์สร้างขึ้น ได้แก่ หลอดโซเดียมที่ใช้ส่องสว่างตามถนน หลอดนีออนที่ใช้ทำป้ายโฆษณา หลอดแสงอัลตราไวโอเลตที่ใช้ฆ่าเชื้อโรค เป็นต้น

แหล่งกำเนิดแสงแต่ละชนิดก็จะผลิตแสงต่างชนิดกัน เช่น หลอดกำเนิดแสงรังสีเอ็กซ์ หลอดไฟนีออนจะให้แสงที่มีพลังงานในช่วงที่ตาคนสามารถมองเห็นได้ เป็นต้น แต่ในปัจจุบันมีแหล่งกำเนิดแสงชนิดเดียวที่สามารถผลิตแสงได้หลายชนิดพร้อม กัน โดยมีสเปคตรัมของแสงที่มีลักษณะต่อเนื่องกัน ตั้งแต่แสงช่วงพลังงานอินฟาเรดไปจนถึงรังสีเอ็กซ์ แหล่งกำเนิดแสงดังกล่าว คือ เครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน

แสงซินโครตรอนมีลักษณะต่างจากแสงชนิดอื่น คือ มีความคมและความเข้มของลำแสงสูง และยังให้แสงมีสเปคตรัมต่อเนื่อง โดยครอบคลุมแสงในช่วงอินฟาเรดจนถึงรังสีเอ็กซ์ เราจึงสามารถเลือกใช้แสงช่วงความยาวคลื่นที่เหมาะสม เพื่อใช้ในการศึกษาวิจัยอย่างกว้างขวาง

รศ.ดร.วีระพงษ์ แพสุวรรณ ผู้อำนวยการศูนย์ปฏิบัติการวิจัยเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนแห่งชาติ กล่าวว่า นักวิจัยรุ่นใหม่สนใจที่จะใช้ประโยชน์จากห้องปฏิบัติการแสงสยาม โดยพวกเขามีประสบการณ์การใช้แสงซินโครตรอนมาแล้วจากห้องปฏิบัติการต่าง ประเทศ ขณะศึกษาต่อระดับปริญญาโท-เอก อย่างไรก็ตาม ศูนย์จะให้บริการเฉพาะนักวิจัยที่เป็นสมาชิก (SPL user member) และมีโครงร่างงานวิจัยฉบับสมบูรณ์ เพื่อให้ศูนย์พิจารณาว่างานวิจัยชิ้นนี้จำเป็นต้องใช้ประโยชน์จากลำแสงสยาม หรือไม่ นักวิจัยสามารถสมัครเป็นสมาชิกผู้ใช้ได้ที่ www.nsrc.or.th

ผลงานวิจัยที่ผ่านการใช้ประโยชน์จากลำแสงซินโครตรอน จะเป็นที่ยอมรับมากขึ้นในเวทีวิชาการโลก ฉะนั้น การมีเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนของไทย เสมือนกับการยกระดับผลงานวิจัยของคนไทยขึ้นสู่อีกระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ต้องใช้ระยะเวลาอีกช่วงหนึ่งในการทำให้แสงซินโครตรอน หรือลำแสงสยามเป็นที่รู้จักในวงกว้าง เหมือนกับที่คนไทยเริ่มจะรู้จักคำว่า นาโนเทคโนโลยี และ เทคโนโลยีชีวภาพ

คุณลักษณะพิเศษของแสงซินโครตรอน

ซินโครตรอนยังสามารถใช้ในการวิเคราะห์หาปริมาณ หรือชนิดของสารมลพิษที่ตกค้างในสิ่งแวดล้อมได้ดี เนื่องจากสามารถตรวจวัดสารที่มีปริมาณน้อยมาก (Trace elements) ได้อย่างแม่นยำ สามารถใช้ประโยชน์ได้ 3 ด้าน คือ งานวิจัยด้านฟิสิกส์ เคมี และวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม โดย ใช้แสงซินโครตรอนหาคุณสมบัติของอะตอมภายในโมเลกุล หรือพันธเคมีภายในสสาร ศึกษาการเปลี่ยนแปลงของวัสดุเมื่ออยู่ในสภาวะความดันและอุณหภูมิสูงๆ ศึกษาคุณสมบัติบางประการของแม่เหล็ก ศึกษาการจัดเรียงตัวของอะตอมบริเวณพื้นผิวและรอยต่อระหว่างพื้นผิว โดยผลที่ได้จากงานวิจัยพื้นฐานเหล่านี้ นำไปสู่การคิดค้นและพัฒนาวัสดุใหม่ๆ ที่เหมาะสมกับการใช้งาน นอกจากนี้ แสง

การใช้ประโยชน์ด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพและวิทยาศาสตร์การแพทย์

ซินโครตรอน เป็นเครื่องมือสำคัญ สำหรับการศึกษาโครงสร้างสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดเล็กมาก และมีโครงสร้างที่มีความซับซ้อน ซึ่งพบภายในเซลล์สิ่งมีชีวิต เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก เป็นต้น เช่น การหาข้อมูลทางโครงสร้างสามมิติของสารชีวโมเลกุล ด้วยเทคนิค protein crystallography ซึ่งผลที่ได้สามารถประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม การออกแบบตัวยารักษาโรค และการรักษาโรคด้วยเทคนิค coronary angiography สำหรับตรวจวินิจฉัยหาการตีบของเส้นเลือดบริเวณหัวใจ

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า การอ่านโครงสร้างชีวโมเลกุลด้วยแสงซินโครตรอนจะทำให้รู้จักกลไกการทำงานของ เชื้อโรคอย่างถ่องแท้ ซึ่งนำไปสู่การออกแบบตัวยารักษาโรคที่ออกฤทธิ์โดยตรงกับเชื้อโรค เช่น ไวรัสจะงอกแขนสำหรับยึดเกาะผนังเซลล์ในคน พร้อมทั้งปล่อยสารพิษที่ทำให้เรามีอาการตัวร้อน ไข้ขึ้นสูง ท้องเสีย

ยาสมัยใหม่จะออกฤทธิ์ทำให้กลไกเชื้อโรคขณะโจมตีร่างกายคนเปลี่ยนไป โดยยาออกฤทธิ์ยับยั้งการงอกแขนของไวรัส เมื่อไม่มีแขนก็ไม่สามารถยึดเกาะเซลล์ และไม่สามารถปล่อยของเสียเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ จากนั้นเชื้อโรคที่ลอยตัวอยู่เฉยๆ จะถูกขับออกนอกร่างกายมนุษย์ ตามกลไกการขับถ่ายของเสียตามธรรมชาติ

ประโยชน์ในงานอุตสาหกรรม

สามารถใช้ซินโครตรอนในขั้นตอนของกระบวนการผลิตแม่แบบสำหรับการผลิตชิ้นส่วน อิเล็กทรอนิกส์ให้มีขนาดเล็กมากๆ เช่น ไมโครชิพในคอมพิวเตอร์ หรือการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรขนาดจิ๋ว โดยใช้แสงซินโครตรอนร่วมกับเทคนิค LIGA (Lithography and galvanoplating or electrodeposition) เนื่องจากในขบวนการผลิต สามารถเลือกใช้แสงซินโครตรอนที่มีความยาวคลื่นที่สั้นกว่าแสงที่ใช้ในขบวน การ LIGA ทั่วไป จึงสามารถผลิตชิ้นงานที่มีขนาดเล็กมากในระดับไมครอนหรือต่ำกว่า และมีความคลาดเคลื่อนในแต่ละมิติน้อยมาก

ไม่เพียงแต่นักวิจัยวิทยาศาสตร์ที่จะเข้าถึงลำแสงสยามที่มีความแรงถึงพัน ล้านอิเล็กตรอนโวลท์ ทางศูนย์ยังเปิดกว้างให้นักเรียนและผู้สนใจได้เยี่ยมชมด้วย โดยเจ้าหน้าที่จะเป็นผู้นำชมและให้ความระมัดระวังด้านความปลอดภัย เพราะลำแสงในอาคารมีความเข้มสูงมาก ถ้าไม่ระวังให้ดีอาจถูกเผาเกรียมได