Ep. 23 NARIT จับมือภาควิชาฟิสิกส์ มช. สร้างชิ้นส่วนเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นจากแล็บขึ้นรูปชิ้นงานความละเอียดสูง แม่นยำระดับ 10 ไมครอน

23 01

NARIT มีเป้าหมายสำคัญประการหนึ่งคือการผลักดันงานวิจัยดาราศาสตร์ให้เป็นที่ยอมรับในระดับโลก จำเป็นต้องอาศัยปัจจัยสำคัญ 2 ส่วน คือ ความสามารถของนักวิจัย และความสามารถของอุปกรณ์ เครื่องมือและเทคโนโลยีที่ใช้ในการวิจัย NARIT จึงให้ความสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบ สร้าง พัฒนาเครื่องมือ และอุปกรณ์ทางดาราศาสตร์ด้วยตัวเอง เพื่อยกระดับงานวิจัยและวิศวกรรม จากการเป็นผู้ซื้อและพึ่งพาเทคโนโลยีจากต่างประเทศ มาเป็นผู้ออกแบบและสร้างอุปกรณ์ทางดาราศาสตร์ระดับสูงด้วยตัวเอง  



> ห้องปฏิบัติขึ้นรูปชิ้นงานความละเอียดสูง 

ห้องปฏิบัติขึ้นรูปชิ้นงานความละเอียดสูง เป็น 1 ใน  5  ห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีขึ้นสูงของ NARIT เป็นแหล่งสร้างนวัตกรรมที่นำมาประดิษฐ์อุปกรณ์ เครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่ซับซ้อนและมีความแม่นยำสูง เพื่อสนับสนุนงานวิจัย และยังสามารถสนับสนุนภาคอุตสาหกรรมของประเทศด้านการออกแบบและผลิตชิ้นส่วนผลิตภัณฑ์ รวมถึงการถ่ายทอดเทคโนโลยีที่ทันสมัยไปสู่ภาคอุตสาหกรรมและการศึกษา เพื่อยกระดับให้ประเทศไทยเป็นประเทศผู้ออกแบบผลิตสินค้าทางด้านเทคโนโลยีออกสู่ตลาดโลก

 

ศักยภาพของห้องปฏิบัติการขึ้นรูปชิ้นงานความละเอียดสูงนี้ สามารถพัฒนา และออกแบบการขึ้นรูปชิ้นงานที่มีความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 20  ไมครอน  ผลิตชิ้นส่วนเครื่องกลและงานเครื่องกลขั้นพื้นฐาน พัฒนาเทคโนโลยีการแต่งผิวชิ้นงาน เพื่อสนับสนุนงานวิจัยดาราศาสตร์และด้านอื่นๆ ออกแบบและวิเคราะห์ความแข็งแรงทางวิศวกรรมของชิ้นงาน สามารถตรวจวัดคุณภาพชิ้นงานได้ที่ความละเอียดสูงสุด 2 ไมครอนด้วยเครื่องวัดสามมิติ (CMM)  และเป้าหมายในอนาคต คาดว่าจะผลิตงานที่มีค่าความละเอียดคลาดเคลื่อนต่ำกว่า 10 ไมครอน

> กว่าจะมาเป็นชิ้นส่วนเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้น

ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ (มช.) มีแผนจัดสร้าง “เครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้น” (LINAC: Linear Accelerator) ที่สามารถสร้างเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระย่านอินฟาเรดช่วงกลางและย่านเทราเฮิรตซ์ ซึ่งเป็นช่วงคลื่นที่สามารถใช้กับการทดลองทางดาราศาสตร์ และวิทยาศาสตร์แขนงอื่นได้หลากหลาย เช่น การศึกษาโครงสร้างการเกิดและอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลอินทรีย์ในอวกาศ แลการศึกษาผลของรังสีเทราเฮิรตซ์ที่มีต่อ DNA เป็นต้น

 

ในกระบวนการสร้างเครื่องเร่งอนุภาคดังกล่าว ภาควิชาฟิสิกส์ มช.​ พบปัญหาการขึ้นรูปอุปกรณ์ชิ้นสำคัญ คือ แม่เหล็กสองขั้ว (dipole magnet) ที่ต้องใช้ความแม่นยำในการขึ้นรูปชิ้นงานระดับ 10 ไมครอน เดิมได้ว่าจ้างบริษัทเอกชนที่รับผลิตชิ้นงานป้อนอุตสาหกรรม ดำเนินการขึ้นรูปชิ้นงานดังกล่าว หลังจากนั้นนำมาทดลองใช้งาน พบว่าค่าสนามแม่เหล็กที่วัดได้มีความผิดพลาดค่อนข้างมากจนไม่สามารถควบคุมลำแสงของเครื่องเร่งอนุภาคได้ 

 

ต่อมาจึงร่วมกับ NARIT ผลิตแม่เหล็กสองขั้วขึ้นมาใหม่ ปรับปรุงกระบวนการผลิตโดยใช้ซีเอ็นซี (milling CNC) ที่แม่นยำสูง เปลี่ยนขนาดของวัสดุที่นำไปขึ้นรูป เพื่อลดการประกบชิ้นงานให้น้อยลง  รวมถึงออกแบบอุปกรณ์กัดเฉือนแบบพิเศษขึ้นมา เพื่อให้ได้รูปร่างตามแบบ และเหมาะสมสำหรับการจัดวางชิ้นงานบนเครื่องจักรซีเอ็นซี จากนั้น นำชิ้นงานที่ขึ้นรูปแล้วไปวัดค่าความคลาดเคลื่อน ทั้งขนาด รูปทรง การจัดวางทิศทาง และการจัดวางตำแหน่งของพื้นผิว ระนาบกลาง แกนกลาง ตรวจสอบให้เป็นไปตามแบบที่กำหนด  กระบวนการนี้สำคัญมากในการขึ้นรูปชิ้นงานที่มีความละเอียดสูงระดับไมครอน จนทำให้ค่าของสนามแม่เหล็กที่ได้ออกมาเหมือนการจำลองเกือบทั้งหมด  และสามารถนำไปประกอบใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

 

> ประโยชน์ที่ได้จากการผลิตชิ้นส่วนเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้น

ความร่วมมือในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นครั้งนี้ นับเป็นการยกระดับขีดความสามารถ ความชำนาญของบุคลากรด้านการผลิตชิ้นส่วนเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูงที่ต้องการความแม่นยำในระดับไมครอน ช่วยให้ประหยัดงบประมาณการนำเข้าจากต่างประเทศ และสามารถต่อยอดการชิ้นส่วนทางวิทยาศาสตร์ที่มีความซับซ้อนต่อไป 

 

หากเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นนี้ประกอบและทดสอบได้สำเร็จ จะส่งผลให้ประเทศไทยสามารถออกแบบและผลิตเครื่องเร่งอนุภาคได้ทั้งหมดภายในประเทศ เพื่อใช้สนับสนุนงานวิจัยทางดาราศาสตร์ และวิทยาศาสตร์แขนงอื่นได้หลากหลาย เกิดงานวิจัยใหม่ ๆ และองค์ความรู้ใหม่ ๆ ต่อไปในอนาคต