XNL

Infrastructuur en gebruikersdiensten 

De XNL-faciliteit op de campus van de TU/e zal bestaan uit drie röntgenbundellijnen: 

Laag-energetische bundellijn 1 (0,3-3 keV) zal specifiek voorzien in de behoeften van onderzoek op het gebied van katalyse en zachte gecondenseerde materie, met behulp van technieken zoals röntgenfoto-elektronspectroscopie (XPS) en verstrooiing (SAXS/WAXS). Voor de realisatie van de eindstations voor Beamline 1 zullen we samenwerking zoeken met NC2SM. 

Beamline 2 (3-30 keV) met gemiddelde energie, die ook voor NC2SM interessant is, zal worden gebruikt om de structuur van een grote verscheidenheid aan materialen te bestuderen met XRF, SAXS/WAXS, CT-microscopie en XAS. Een andere belangrijke toepassing van Beamline 2 is onderzoek naar cultureel erfgoed, met bijzondere aandacht voor de studie van schilderijen. 

Beamline 3 voor hoge energie (30-200 keV) zal harde röntgenstraling genereren, die nauwelijks beschikbaar is in synchrotronfaciliteiten, waardoor nieuwe perspectieven voor röntgenonderzoek worden geopend. Belangrijke toepassingen met een potentieel enorme economische impact zijn nucleatie-/groeiprocessen in hoogwaardig staal en lichte legeringen, een beter begrip van vermoeidheid en additive manufacturing. Beamline 3 maakt in situ onderzoek mogelijk naar de interactie tussen plasma en wanden voor kernfusieonderzoek bij de Magnum-PSI-opstelling bij DIFFER. Andere interessante gebieden zijn geofysica, medische beeldvorming met lage dosis fasecontrast en veiligheidsinspecties. 

In principe zijn de afzonderlijke beamlines compact genoeg om ze te kunnen vervoeren, wat de spannende mogelijkheid zou bieden om metingen ter plaatse uit te voeren: in ziekenhuizen, musea en bij industriële productielijnen. De haalbaarheid van mobiele beamlines zal worden onderzocht. 

Voorbeelden/beschrijving van het type onderzoek 

Het doel van het onderzoeken van materialen met spectroscopische, microscopische en verstrooiingstechnieken is om de samenstelling en structuur van het materiaal te onthullen en de oorsprong van de structuur te bepalen. Op röntgenstraling gebaseerde technieken leveren structurele en (ruimtelijk opgeloste) chemische informatie en kunnen in veel gevallen worden uitgevoerd onder relevante werkomstandigheden, waaronder hoge temperaturen, drukken of specifieke gassen of vloeistoffen. Er kan een onderscheid worden gemaakt tussen de nanostructuur, d.w.z. de structuur op atomair niveau, en de microstructuur, zoals grenzen tussen structurele elementen, kristallijne domeinen en defecten.  

Aangezien materiaaleigenschappen niet statisch zijn, moeten processen worden bestudeerd met karakteristieke tijdschalen in het bereik van milliseconden tot minuten (katalyse, elektrochemie) tot dagen tot maanden (vermoeidheid, veroudering). Nog langere tijdschalen zijn van belang op het gebied van kunstconservering, waarvoor de reactiviteit van materialen moet worden begrepen om te voorkomen dat ze verder veranderen en om veilige conservering en restauratie mogelijk te maken, of de stabiliteit van beschermende coatings voor maritieme toepassingen. Voor een adequate structurele en elektronische karakterisering op alle verschillende lengte- en tijdschalen is toegang tot intense röntgenstraling van hoge kwaliteit een eerste vereiste. 

Binnen Nederland zijn verschillende sterke punten (thema's) op het gebied van materiaalonderzoek te onderscheiden, elk met bewezen excellentie en leiderschap en sterke academische en industriële consortia: 

• Chemie en katalyse 
• Energiematerialen (bijv. zonnepanelen, batterijen, brandstofcellen, plasma-oppervlakte-interacties) 
• Bouwmaterialen (bijv. additive manufacturing, lichte legeringen, hoogwaardig staal) 
• Functionele materialen (bijv. polymeren, dunne films en coatings, membranen, halfgeleiders, colloïden en biologische zachte materie, zelfherstellende materialen) 
• Conservatie van kunst 

Toegang tot de infrastructuur 

Toegang tot XNL omvat het gebruik van de meeste beschikbare apparatuur onder toezicht en met ondersteuning van het lokale wetenschappelijke en technische personeel. Na een training door de verantwoordelijke beamline wordt van gebruikers verwacht dat zij zelf de monsters monteren (en verwijderen/opslaan) in een experimentele cel naar keuze (die hun eigen cel kan zijn) en routinematige scans uitvoeren met behulp van een of meer van de bovenstaande technieken. Verzamelde gegevens, inclusief monitor- en metagegevens, en tools voor verificatie worden beschikbaar gesteld. Opslag wordt verzorgd door TU/e. De evaluatie van de gegevens vindt plaats in het eigen instituut van de gebruiker.