Transcript เครื่องเร่งอนุภาคในชีวิตประจำวัน

ิ โครตรอน
เครือ
่ งเร่งอนุภาค แสงซน
และการนาไปใช ้
ประยูร สง่ สริ ฤิ ทธิกล
ุ
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
ห ัวข้อเรือ
่ ง
1.
2.
3.
4.
5.
6.
บทนำ - เครือ
่ งเร่งอนุภำคในชวี ต
ิ ประจำวัน
หลักกำรทำงำนของเครือ
่ งเร่งอนุภำค
ชนิดของเครือ
่ งเร่งอนุภำค
เครือ
่ งเร่งอนุภำคในวงกำรแพทย์
เครือ
่ งเร่งอนุภำคในภำคอุตสำหกรรม
ิ โครตรอน
เครือ
่ งเร่งอนุภำคสำหรับงำนวิจัย: แสงซน
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
2
1. บทนา - เครือ
่ งเร่งอนุภาคในชวี ต
ิ ประจาว ัน
้ งอนุภำคทีม
เครือ
่ งเร่งอนุภำค คือเครือ
่ งมือ/อุปกรณ์ทใี่ ชเร่
่ ี
ประจุให ้มีพลังงำนเพิม
่ ขึน
้ โดยที่ อนุภำคทีม
่ ป
ี ระจุได ้แก่
ิ รอน หรือไอออน
อิเล็กตรอน โพสต
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
3
1. บทนา - เครือ
่ งเร่งอนุภาคในชวี ต
ิ ประจาว ัน
Cutaway rendering of a color CRT:
1. Three Electron guns (for red, green,
and blue phosphor dots)
2. Electron beams
3. Focusing coils
4. Deflection coils
5. Anode connection
6. Mask for separating beams for red,
green, and blue part of displayed image
7. Phosphor layer with red, green, and
blue zones
8. Close-up of the phosphor-coated inner
side of the screen
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
4
• ณ โรงพยำบำล
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
5
• ณ ร ้ำนขำยรองเท ้ำ
This is a good fit! This is what we work hard to
achieve when we develop new shoes. The foot
is in about as natural a position as possible –
especially given that it is in a closed dress shoe.
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
6
1. บทนา - เครือ
่ งเร่งอนุภาคในชวี ต
ิ ประจาว ัน
• ณ สนำมบิน
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
7
1. บทนา - เครือ
่ งเร่งอนุภาคในชวี ต
ิ ประจาว ัน
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
8
1. บทนา - เครือ
่ งเร่งอนุภาคในชวี ต
ิ ประจาว ัน
Al or Mg or...
10-20 keV
e
3p
2p
e-
1s
+Ze
Bremsstrahlung
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
9
ห ัวข้อเรือ
่ ง
1. บทนำ - เครือ
่ งเร่งอนุภำคในชวี ต
ิ ประจำวัน
2. หลักกำรทำงำนของเครือ
่ งเร่งอนุภำค
•
•
•
3.
4.
5.
6.
กำรเร่งอนุภำค
กำรบังคับขนำดลำอนุภำค
กำรบังคับทิศทำงของอนุภำค
ชนิดของเครือ
่ งเร่งอนุภำค
เครือ
่ งเร่งอนุภำคในวงกำรแพทย์
เครือ
่ งเร่งอนุภำคในภำคอุตสำหกรรม
ิ โครตรอน
เครือ
่ งเร่งอนุภำคสำหรับงำนวิจัย: แสงซน
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
10
2. หล ักการทางานของเครือ
่ งเร่งอนุภาค
อนุภำคทีม
่ ป
ี ระจุถก
ู เร่งได ้อย่ำงไร?
แรงของลอเรนซ์
F  q(E  v  B)
แรงกระทา
+
ทิศทางเปลี่ยน -> ความเร็วเปลี่ยน
แต่พลังงานไม่เปลี่ยน
สนามแม่เหล็กพุ่งเข้า
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
11
2. หล ักการทางานของเครือ
่ งเร่งอนุภาค
อนุภำคทีม
่ ป
ี ระจุถก
ู เร่งได ้อย่ำงไร?
แรงของลอเรนซ์
+
+
+
+
+
+
+
F  q(E  v  B)
+
-
พลังงานเพิ่มขึ้น = qV
q คือประจุ
V คือความต่างศักย์
หน่วยของพลังงานที่นิยมใช้คือ eV
(อิเล็กตรอนโวลต์)
+ -
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
12
2. หล ักการทางานของเครือ
่ งเร่งอนุภาค
ั ย์ 1,000,000 จะ
• ประจุ +e เคลือ
่ นทีผ
่ ำ่ นบริเวณทีม
่ ค
ี วำมต่ำงศก
มีพลังงำนเพิม
่ ขึน
้ เท่ำใด (e คือประจุของอิเล็กตรอน มีคำ่ เท่ำกับ
1.6 x 10-19 คูลอมบ์)
พลังงำนทีเ่ พิม
่ ขึน
้
+
+
+
+
+
+
+
+
-
=
=
=
=
(+e)V
1,000,000 อิเล็กตรอนโวลต์
1,000,000 eV
1MeV
= (1.6x10-19 คูลอมบ์)(1,000,000 โวลต์)
= 1.6x10-13 จูล
+
1,000,000 Volts
ปัญหา : เกิดการลัดวงจร ที่ค่าสนามไฟฟ้ าสูง (ความต่างศักย์/ระยะห่างของขั้ว)
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
13
2. หล ักการทางานของเครือ
่ งเร่งอนุภาค
อนุภำคทีม
่ ป
ี ระจุถก
ู เร่งได ้อย่ำงไร?
้
• กำรเร่งอนุภำคโดยใชสนำมไฟฟ้
ำของคลืน
่ แม่เหล็กไฟฟ้ ำ
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
14
2. หล ักการทางานของเครือ
่ งเร่งอนุภาค
อนุภำคทีม
่ ป
ี ระจุถก
ู เร่งได ้อย่ำงไร?
้
• กำรเร่งอนุภำคโดยใชสนำมไฟฟ้
ำของคลืน
่ แม่เหล็กไฟฟ้ ำ
คลื่นวิทยุ
กลุ่ม
อิเล็กตรอน
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
15
2. หล ักการทางานของเครือ
่ งเร่งอนุภาค
อนุภำคทีม
่ ป
ี ระจุถก
ู บังคับให ้เปลีย
่ นทิศทำงกำรเคลือ
่ นทีไ่ ด ้อย่ำงไร?
แรงของลอเรนซ์
F  q(E  v  B)
แรงกระทา
+
ทิศทางเปลี่ยน -> ความเร็วเปลี่ยน
แต่พลังงานไม่เปลี่ยน
สนามแม่เหล็กพุ่งเข้า
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
16
2. หล ักการทางานของเครือ
่ งเร่งอนุภาค
อนุภำคทีม
่ ป
ี ระจุถก
ู บังคับให ้เปลีย
่ นทิศทำงกำรเคลือ
่ นทีไ่ ด ้อย่ำงไร?
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
17
2. หล ักการทางานของเครือ
่ งเร่งอนุภาค
ลำอนุภำคทีม
่ ป
ี ระจุถก
ู บังคับให ้เปลีย
่ นขนำดทีไ่ ด ้อย่ำงไร?
F  q(E  v  B)
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
18
2. หล ักการทางานของเครือ
่ งเร่งอนุภาค
ลำอนุภำคทีม
่ ป
ี ระจุถก
ู บังคับให ้เปลีย
่ นขนำดทีไ่ ด ้อย่ำงไร?
F  q(E  v  B)
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
19
2. หล ักการทางานของเครือ
่ งเร่งอนุภาค
• กำรเรียกขนำดของเครือ
่ งเร่งอนุภำค จะเรียกตำมขนำด
่
พลังงำนสูงสุดของอนุภำคทีส
่ ำมำรถเร่งได ้ เชน
–
–
–
–
เครือ
่ งเร่งอนุภำคขนำด 100 keV
เครือ
่ งเร่งอนุภำคขนำด 200 MeV
เครือ
่ งเร่งอนุภำคขนำด 1.2 GeV
...
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
20
ห ัวข้อเรือ
่ ง
1.
2.
3.
4.
5.
6.
บทนำ - เครือ
่ งเร่งอนุภำคในชวี ต
ิ ประจำวัน
หลักกำรทำงำนของเครือ
่ งเร่งอนุภำค
ชนิดของเครือ
่ งเร่งอนุภำค
เครือ
่ งเร่งอนุภำคในวงกำรแพทย์
เครือ
่ งเร่งอนุภำคในภำคอุตสำหกรรม
ิ โครตรอน
เครือ
่ งเร่งอนุภำคสำหรับงำนวิจัย : แสงซน
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
21
3. ชนิดของเครือ
่ งเร่งอนุภาค
แบ่งตำมหลักกำรเร่งอนุภำค และขนำด
• เครือ
่ งเร่งอนุภำคกระแสตรง -> พลังงำนตำ่
• เครือ
่ งเร่งอนุภำคกระแสสลับ -> พลังงำนสูง
– เครือ
่ งเร่งอนุภำคในแนวตรง (Linear accelerator)
– เครือ
่ งเร่งอนุภำคในแนววงกลม (Circular accelerator)
• ไซโครตรอน (Cyclotron)
ิ โครตรอน (Synchrotron)
• ซน
• …
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
22
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
23
ห ัวข้อเรือ
่ ง
1.
2.
3.
4.
5.
6.
บทนำ - เครือ
่ งเร่งอนุภำคในชวี ต
ิ ประจำวัน
หลักกำรทำงำนของเครือ
่ งเร่งอนุภำค
ชนิดของเครือ
่ งเร่งอนุภำค
เครือ
่ งเร่งอนุภำคในวงกำรแพทย์
เครือ
่ งเร่งอนุภำคในภำคอุตสำหกรรม
เครือ
่ งเร่งอนุภำคสำหรับงำนวิจัย
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
24
4. เครือ
่ งเร่งอนุภาคในวงการแพทย์
• กำรวินจ
ิ ฉั ย
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
25
4. เครือ
่ งเร่งอนุภาคในวงการแพทย์
• กำรรักษำ โดยกำรใชล้ ำไอออนทำลำยเซลล์มะเร็ง
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
26
4. เครือ
่ งเร่งอนุภาคในวงการแพทย์
• กำรรักษำ โดยกำรใชล้ ำอิเล็กตรอนทำลำยเซลล์มะเร็ง
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
27
4. เครือ
่ งเร่งอนุภาคในวงการแพทย์
พลังงานที่สูญเสี ย
รักษามะเร็งด้ วยลาอิเล็กตรอน หรือ ลาไอออน
อิเล็กตรอน
ไอออน
ความลึก
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
28
ห ัวข้อเรือ
่ ง
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
บทนำ - เครือ
่ งเร่งอนุภำคในชวี ต
ิ ประจำวัน
หลักกำรทำงำนของเครือ
่ งเร่งอนุภำค
ชนิดของเครือ
่ งเร่งอนุภำค
เครือ
่ งเร่งอนุภำคในวงกำรแพทย์
เครือ
่ งเร่งอนุภำคในภำคอุตสำหกรรม
เครือ
่ งเร่งอนุภำคสำหรับงำนวิจัย
ทำไมจึงต ้องพัฒนำเครือ
่ งเร่งอนุภำคในประเทศไทย…
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
29
5. เครือ
่ งเร่งอนุภาคในภาคอุตสาหกรรม
An ion implantation system
at LAAS technological facility
in Toulouse, France.
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
Ion implantation setup
with mass separator
30
5. เครือ
่ งเร่งอนุภาคในภาคอุตสาหกรรม
อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์: การเติมสารเจือ
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
31
5. เครือ
่ งเร่งอนุภาคในภาคอุตสาหกรรม
อุตสาหกรรมส่ งออก: การกาจัดแมลง ตัวหนอน ฯลฯ
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
32
5. เครือ
่ งเร่งอนุภาคในภาคอุตสาหกรรม
อุตสาหกรรมอัญมณี : การเปลี่ยนสี พลอย โดยใช้ลาอิเล็กตรอน
ิ โครตรอน (องค์การมหาชน)
สถาบ ันวิจ ัยแสงซน
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
Presented at SUT, January 28, 2010
33