Bouw ‘synchrotron in het klein’ van start

Naar een verborgen laag speuren in een topwerk van Rembrandt, aan het licht brengen van metaalmoeheid in schepen, het voorspellen van aderverkalking: het zijn slechts enkele mogelijke toepassingen van Smart*Light, een synchrotron die op een tafel past. Onderzoekers van de TU Eindhoven en TU Delft gaan deze röntgenbron bouwen en ontwikkelen binnen een consortium met andere universiteiten en bedrijven. De röntgenstraling met hoge intensiteit die dit apparaat gaat leveren is nu alleen beschikbaar via grote, dure en schaarse faciliteiten. Het onderzoeksproject wordt dinsdag 23 januari officieel afgetrapt met een symposium.

Wie als onderzoeker nu met röntgenstraling wil werken heeft slechts twee mogelijkheden: een compacte röntgenbuis (X-ray tube) waarbij ongecontroleerde röntgenstraling in alle richtingen wordt uitgezonden. Of één van de ongeveer 70 synchrotrons ter wereld – grote faciliteiten die tegen hoge kosten zeer nauwkeurig in richting en energie afgestelde röntgenstraling produceren met hoge intensiteit. De krachtigste bron in Europa is de ESRF in Grenoble.

Synchrotron in het klein

‘Veel onderzoekers die aan de röntgenbuizen niet genoeg hebben, zijn aangewezen op de dure synchrotrons, maar hebben daar de enorme specificaties niet voor nodig’, zegt Jom Luiten, hoogleraar Coherence en Quantum Technology aan de TU/e en één van de initiatiefnemers van het project. Met Smart*Light wil het consortium in dit gat springen en een ‘synchrotron in het klein’ maken. ‘Een compacte en af te stemmen röntgenbron van nog geen vier meter lang, die men naar believen in elk lab kan gebruiken’, aldus Luiten. 

Verborgen lagen in schilderijen

Verwachting is dat in veel verschillende sectoren vraag zal zijn naar een dergelijk apparaat, zoals in de medische diagnostiek, hightechindustrie, vliegtuig-, auto- en scheepbouw, maar ook voor kunstonderzoek. Mede-initiatiefnemer Joris Dik, materiaalkundige verbonden aan de TU Delft, wil de röntgenbron gebruiken om verborgen lagen in schilderijen te vinden.

‘Met Smart*Light hebben we de mogelijkheid om de chemische samenstelling van kunstwerken laag voor laag te analyseren. Dat is niet alleen van belang voor de conservering van kunst maar bijvoorbeeld ook voor authenticiteitsonderzoek’, aldus Joris Dik.

Botsingen tussen laser en elektronen

De werking van deze revolutionaire röntgenbron is gebaseerd op een natuurkundig concept waarbij röntgenstraling wordt geproduceerd uit botsingen tussen laserlicht en versnelde elektronen. De theorie hierachter, bekend als Inverse Compton Scattering, is al decennialang bekend, maar pas sinds kort is de benodigde technologie ver genoeg ontwikkeld. 

Drie miljoen euro subsidie

Onlangs heeft het Europees fonds voor Regionale Ontwikkeling (Interreg Vlaanderen-Nederland) 2.85 miljoen euro toegekend aan het onderzoeksproject, waardoor nu kan worden begonnen met de bouw van een pilotopstelling. In het project Smart*Light wordt kennis gebundeld van vijf grote universiteiten en verschillende bedrijven met röntgenexpertise. 

Zo vindt de bouw van röntgenbron plaats aan de TU Eindhoven, en ontwikkelen de universiteiten van Antwerpen en Gent de hierop afgestemde detectietechnieken, zoals röntgendiffractie, -fluorescentie en -tomografie. De betrokkenheid van de TU Delft richt zich met name op de functionaliteit van het instrument voor materiaal- en kunstonderzoek. Verder zijn aangesloten: VDL ETG BV, Agfa Healthcare, Erasmus MC, Stichting tot beheer museum Boijmans van Beuningen, TI-COAST, XRE NV, Koninklijk Museum voor Schone Kunsten Antwerpen en Stichting Materials Innovation Institute.

Dinsdag 23 januari 2018 is de kick-off bijeenkomst van het project Smart*Light. De bijeenkomst vindt plaats in de Zwarte Doos op het terrein van de TU Eindhoven. Meer informatie en het programma vindt u
hier.