PMX: Poor man's X-FEL

Inleiding

Doctor X Works is een spin-off van de TU/e onderzoeksgroep Coherence en Quantum Technology. Deze onderzoeksgroep houdt zich bezig met het ontwikkelen van fundamentele kennis over de fysica van elektronenbundels, hun interactie met laserlicht en Röntgenstraling. Dit wordt onder meer toegepast voor de ontwikkeling van een vorm van ultrasnelle elektronenmicroscopie.

Ontwikkeling van de Opstelling

Er zijn verschillende losse modules ontwikkeld die voor wetenschappelijk onderzoek zijn samengesteld tot een opstelling waarmee de eigenschappen en structuur van kristallijne stoffen kan worden onderzocht.

Compacte en Betaalbare Opstelling

De opstelling is compact en betaalbaar en is ‘Poor Man’s X-ray Free Electron Laser (PMX)’ genoemd en verkreeg wereldwijde erkenning.

Doel van het Project

Doctor X Works wil de haalbaarheid onderzoeken om vanuit deze losse modules een ‘plug and play’ opstelling voor PMX te ontwikkelen, die door commerciële laboratoria voor materiaalonderzoek direct inzetbaar is voor het maken van afbeeldingen.

Samenstelling van de 'Plug and Play' PMX

Deze ‘plug and play’ PMX zal bestaan uit:

1. Het belichtingsdeel met elektronenbron (vóór het sample).
2. De preparaatruimte (te onderzoeken sample).
3. Een geïntegreerd afbeeldingsdeel (achter het sample).

Voor het belichtingsdeel zullen verschillende modules ontwikkeld aan de TU/e worden gecombineerd, zoals de elektronenbron, elementen om de bundel te sturen en een microgolftrilholte om de bundeleigenschappen te bepalen.

Ontwikkeling van Modules

Voor het ‘plug and play’ systeem zullen de modules moeten worden doorontwikkeld tot goed seriematig produceerbare elementen die onderling op elkaar zijn afgestemd, waardoor gebruik ervan geautomatiseerd kan worden.

Evaluatie van de Preparaatruimte

Voor de preparaatruimte bestaat een ontwerp dat verouderd is en moet worden geëvalueerd. De haalbaarheid van verbeteringen zal worden onderzocht.

Afbeeldingsgedeelte en Software

Voor het afbeeldingsgedeelte wordt gebruikgemaakt van de TimePix, ontwikkeld door Nikhef in samenwerking met het CERN en naar de markt gebracht door de Nikhef spin-off Amsterdam Scientific Instruments (ASI).

Belangrijk element is ook de ontwikkeling van de software, die moet zorgen dat de opstelling zo ver geautomatiseerd is, dat een niet-fysisch onderlegde gebruiker er ‘plug and play’ mee kan werken, maar wel voldoende instellingsvrijheid behoudt.

Aanleiding voor het Project

De aanleiding voor het project is een marktvraag. Laboratoria wereldwijd hebben interesse in de experimentele onderzoeksopstelling voor deze vorm van elektronenmicroscopie van de TU/e (PMX).

Ondersteuning van Academische Laboratoria

Enkele academische laboratoria hebben, ondersteund door de kennis en met losse componenten van de TU/e, hun eigen opstelling kunnen bouwen, maar de grote meerderheid van laboratoria heeft niet de expertise om uit losse componenten en met ontwikkeling van eigen onderdelen en onderdelen van andere leveranciers een stabiele opstelling te realiseren.

Oprichting van Doctor X Works

De TU/e wil en kan niet in de behoefte aan een totaaloplossing voorzien, wat de reden is voor het oprichten van Doctor X Works.

Haalbaarheidsonderzoek

Het haalbaarheidsonderzoek is ook bedoeld om duidelijkheid te krijgen omtrent de marktvraag, zodat de specificaties voor een ‘plug and play’ PMX kunnen worden opgesteld.

Onderzoek naar de Marktvraag

De omvang van de marktvraag en de verschillende markten zal beter worden onderzocht en gekwantificeerd, waardoor ook keuzes mogelijk worden voor een mogelijke speerpuntmarkt om het vermarkten te starten.

Segmentatie van de Wereldwijde Markt

De wereldwijde markt kan worden ingedeeld in drie segmenten:

1. Laboratoria die onderzoek doen op het gebied van materiaalkunde.
2. Laboratoria die onderzoek doen op het gebied van halfgeleiders.
3. Laboratoria die onderzoek doen op het gebied van biologie/life sciences.

Het mogelijke gebruik voor het segment biologie/life sciences staat nog in de kinderschoenen, maar zal de komende jaren zeker verder ontwikkelen.