ENGINEERINGNET.BE - Met een synchrotron van anderhalf bij drie meter zijn succesvol harde röntgen opgewekt in een heel smal golflengtebereik. De röntgenstraling kan ook precies worden afgestemd op het te bestuderen materiaal.
Normaliter hebben synchrotrons, zoals het ESRF in Grenoble, de afmetingen van een enorm gebouw. Ook zijn ze erg duur om te bouwen en daardoor eigenlijk altijd volgeboekt voor onderzoek.
Onderzoekers van TU Eindhoven kwamen daarom op het idee om een kleiner apparaat te bouwen dat ook verstembare, nauwbandige harde röntgenstraling kan opwekken, met een behoorlijk hoge intensiteit, en ter grootte van een optische labtafel.
Röntgenstraling wordt gegenereerd door snelle elektronen hard op en neer te ‘schudden’. In een röntgenbuis worden de elektronen abrupt afgeremd in een materiaal, terwijl in het synchrotron de elektronen extreem hard door de bocht gaan in een sterk magneetveld.
Bij de bron op TU Eindhoven trillen de voortrazende elektronen in het veld van een intense laserpuls. “Het natuurkundige principe waarmee de elektronen heen en weer schudden, is wel hetzelfde als bij een grote synchrotron”, aldus hoogleraar Jom Luiten.
Door te werken met een zeer compacte lineaire bron, accepteert het team een lagere intensiteit dan in een ronde synchrotron. Zo racen de deeltjes in deze lineaire bron met 99,995% van de lichtsnelheid en doen ze dat in de grote versies, zoals ESRF, met 99,9999995% van de lichtsnelheid.
Luiten: “Met een draaiknop kunnen wij de golflengte variëren en precies afstemmen op het materiaal of object dat we willen onderzoeken. Dit apparaat doet exact wat we met onze modellen en theorie hebben voorspeld.”
De komende maanden gaan de onderzoekers aan de slag met andere partners om de straling precies te kunnen richten op de te onderzoeken materialen, deze op te vangen met geavanceerde detectieapparatuur en de data die zo worden verzameld te analyseren. Hier zijn TU Delft, UAntwerpen en UGent goed in.
Luiten: “Je kunt met die straling ook in silicium wafers kijken of alle laagjes en lijntjes op de goede plek zitten. Of bijvoorbeeld, zoals partner Erasmus MC wil, atherosclerose signaleren, of longen met covid-schade onderzoeken. Door de hoge kwaliteit van de röntgenstraling, in vergelijking met huidige röntgenscanners, kun je kleinere onderdelen in een cel of weefsels scherper in beeld krijgen.”
Onderzoekspartner Hessel Castricum van TU Delft: “Er is de komende periode nog flink wat werk aan de winkel. We gaan met de onderzoekspartners uit Interreg-project Smart*Light 2.0 metingen aan materialen uitvoeren. Ook gaan we het maximale uit de bron halen, onder meer door de intensiteit verder te verhogen en de laser- en electronenbundel nog beter te focussen.”
