Dip-Innovation

กรมส่งเสริมอุตสาหกรรม

แสงซินโครตรอน

แสงซินโครตรอน กับการผลิตชิ้นส่วนขนาดจิ๋ว

ดร.นิมิต ชมนาวัง
สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้า ม.เทคโนโลยีสุรนารี
นักวิจัย สซ.

                แสงซินโครตรอนย่านรังสีเอ็กซ์ซึ่งสร้างขึ้นด้วยระบบลำเลียงแสง BL-6 ณ ห้องปฏิบัติการแสงสยาม  สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) (สซ.) สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนจุลภาคแบบสามมิติสำหรับผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ซึ่งมีระบบกลไกและส่วนประกอบต่างๆ ที่มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ ในปัจจุบันสามารถบรรจุอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในหลักร้อยล้านถึงพันล้านตัวลงในไมโครชิพเดียวกันได้  แต่เนื่องจากโครงสร้างซึ่งเกิดจากเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์มีลักษณะแบนราบ จึงเป็นข้อจำกัดในการผลิตโครงสร้างจุลภาคให้มีลักษณะสามมิติ ซึ่งเป็นที่ต้องการใช้อย่างมากในกลไกขนาดจิ๋วของเครื่องมือ หรืออุปกรณ์เครื่องใช้สมัยใหม่ที่มีขนาดเล็กที่ต้องการพลังงานน้อย  มีความฉลาด  และมีประสิทธิภาพ
การแก้ไขข้อจำกัดดังกล่าวทำได้ด้วยการต่อยอดเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ โดยเปลี่ยนโครงสร้างที่แบนราบให้มีมิติที่สามหรือมีความสูงมากขึ้น การเปลี่ยนแปลงนี้ทำได้ยากหากมีการถ่ายทอดโครงสร้างต้แบบไปยังชิ้นงานด้วยแสงอัลตราไวโอเลตซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้กันมากในภาคอุตสาหกรรมขณะนี้    ด้วยข้อจำกัดของแสงอัลตราไวโอเลตที่ทะลุทะลวงเข้าไปได้น้อยในวัสดุไวแสงที่มีความหนามากๆ   ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้ด้วยการใช้แสงซินโครตรอนในย่านรังสีเอ็กซ์  ซึ่งมีอำนาจทะลุทะลวงเข้าไปในเนื้อวัสดุได้ดี
รังสีเอ็กซ์ที่สร้างขึ้นจากเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนมีพลังงานสูงและมีลำแสงที่เบี่ยงเบนออกด้านข้างน้อยมากประมาณ 0.3 องศาเท่านั้น  จึงเหมาะอย่างยิ่งในการผลิตโครงสร้างจุลภาคที่มีผนังตั้งตรงและเรียบมาก โดยมีความหยาบน้อยกว่า 200 นาโนเมตร  เมื่อฉายแสงที่มีลักษณะพิเศษดังกล่าวผ่านลวดลายโลหะที่รังสีเอ็กซ์ไม่สามารถทะลุได้ไปตกกระทบวัสดุไวแสงชนิดหนา จะเกิดเป็นภาพเงาของลวดลายโครงสร้างขึ้น ส่วนที่ถูกฉายด้วยแสงซินโครตรอนจะถูกล้างทิ้งด้วยสารละลายเคมี ได้ผลลัพธ์เป็นโครงสร้างจุลภาคสามมิติ  โครงสร้างที่เกิดขึ้นสามารถใช้เป็นแม่พิมพ์สำหรับวัสดุอื่นๆ เช่น โลหะ พลาสติก เซรามิก และยางเป็นต้น  เพื่อสร้างชิ้นส่วนจุลภาคแบบต่างๆได้หลากหลายประเภทมากขึ้น
เทคโนโลยีการผลิตชิ้นส่วนจุลภาคที่ได้พัฒนาขึ้นสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมด้านต่างๆ เช่น ชิ้นส่วนแขนกลและมอเตอร์ของฮาร์ดดิสก์  แผ่นระบายความร้อนขนาดจิ๋ว  อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คุณภาพสูง ไมโครวาล์ว ไมโครมิกเซอร์ อุปกรณ์จ่ายยาอัตโนมัติแบบฝังในร่างกาย เครื่องมือแพทย์เพื่อการรักษาผ่านกล้องจุลทรรศน์  เซลล์เชื้อเพลิง  ตัวตรวจรู้ปริมาณกายภาพ เคมี และชีวภาพ ชิ้นส่วนหุ่นยนต์ และกลไกจุลภาคสำหรับงานนาโนเทคโนโลยี   และอุปกรณ์อื่นซึ่งต้องการมีอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรของวัสดุมากๆ

Dip-Innovation © 2016 Frontier Theme