Het is één van de tien genomineerden voor het “Nationale Icoon” en misschien wel een van de minder bekende. Hoog tijd om te laten zien waar Smart*Light – een wetenschappelijk consortium van 12 organisaties in Nederland en Vlaanderen dat werkt aan een ‘tafelbladsynchrotron’ – voor staat.

In het onderzoeksproject Smart*Light wordt een compacte en beweegbare bron van zeer heldere röntgenstralen met instelbare golflengte ontwikkeld. Smart*Light kan uiteindelijk gebruikt worden in klinische toepassingen voor medische diagnostiek, in onderzoekslaboratoria voor de ontwikkeling van nieuwe materialen en in musea om belangrijke kunstwerken te onderzoeken. Die combinatie van functies maakt het project extra interessant: het is zowel een gezondheidsinitiatief als een kunstproject en een hulpmiddel voor het bepalen van de kwaliteit van grote constructies. Het project wordt geleid door de TU Delft, met een belangrijke onderzoeksrol voor de Technische Universiteit Eindhoven.

Klassieke röntgenstraal

Om iemand te screenen op borstkanker, lasnaden in pijpleidingen te inspecteren en de chemische toestand van kunstwerken te bekijken, wordt meestal dezelfde ‘klassieke’ röntgentechnologie gebruikt, ontwikkeld in de 19e eeuw. Deze röntgenstraling heeft echter een vrij lage intensiteit en is vrijwel onveranderlijk, zodat er slechts een momentopname kan worden gemaakt en de informatie vaak niet voldoende gedetailleerd is. “Voor meer geavanceerde toepassingen, zoals de ontwikkeling van hightech materialen en nieuwe medicijnen, zijn ‘coherente’ hoog-intensieve röntgenstralen nu onmisbaar geworden”, aldus de Eindhovense onderzoekers van Smart*Light. “Deze straling wordt momenteel echter alleen geproduceerd in synchrotronen, grote versnellers waarin elektronen met bijna de lichtsnelheid in een één kilometer lange buis bewegen.” Met deze synchrotron kunnen stralingsveranderingen in materialen en stoffen tot in detail gevolgd worden in tijd en ruimte. Het grote probleem is echter de beperkte beschikbaarheid van hoogenergetische synchrotronstraling. Voor sommige toepassingen is een synchrotron ongeschikt en vanwege de afstand – ze liggen allemaal buiten de Benelux – vaak zelfs onmogelijk.

Botsingen tussen laser en elektronen

Smart*Light maakt gebruik van nieuwe versnellertechnologie om laserlicht om te zetten in intense en coherente röntgenstralen door ze te laten botsen met een elektronenbundel met hoge energie. Met deze straling kunnen dan de modernste analyses worden uitgevoerd die van waarde zijn voor verschillende maatschappelijke sectoren. “Hoewel Smart*Light niet bedoeld is om bestaande synchrotroninstallaties te vervangen, kan het dankzij het compacte ontwerp wel een belangrijke aanvulling zijn op deze installaties. Gebruikers worden daardoor minder afhankelijk van de schaarse mogelijkheden bij grote synchrotrons”.

Vooral het mobiele karakter is een belangrijk voordeel, aldus de onderzoekers: “De gehele opstelling is minder dan vier meter lang en kan dus in elk laboratorium worden gebruikt. Het instrument kan bijvoorbeeld worden gekoppeld aan een specifieke complexe meetopstelling in plaats van andersom”. De relatie tussen procescondities, microstructuur en materiaaleigenschappen kan zo beter worden onderzocht.

“Dit vereenvoudigt de ontwikkeling van nieuwe materialen zodat bijvoorbeeld vermoeidheid en corrosie in schepen beter kunnen worden tegengegaan, of de toepasbaarheid van 3D-geprinte materialen kan worden vergroot. Op lange termijn biedt Smart*Light unieke mogelijkheden voor medische diagnostiek in ziekenhuizen en voor onderzoek naar topkunstwerken in musea. Zo is bijvoorbeeld het laag voor laag kunnen analyseren van de chemische samenstelling van kunstwerken niet alleen belangrijk voor het behoud van kunst, maar ook voor het onderzoek naar de authenticiteit”.

Grensoverschrijdend

Het project bestaat uit een intensieve samenwerking tussen universiteiten, bedrijven, musea en onderzoeksinstituten met daarin verschillende specialismen. De röntgenbron wordt gebouwd aan de Technische Universiteit Eindhoven en de universiteiten van Antwerpen en Gent ontwikkelen de bijbehorende 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. Andere leden zijn 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. De TU Delft is de coördinator van Smart*Light. Het project ontving een subsidie van 2,85 miljoen euro van het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (Interreg Vlaanderen-Nederland).