Smart*Light project kicks off in the EU

In the research project Smart*Light, a compact and bright X-ray source with tunable X-ray energy will be developed. To achieve this, a consortium of 12 partners in the Netherlands and Flanders has received 2.85M€ EFRO (European Regional Development Fund) funding. The Smart*Light X-ray source has the potential to be used in clinical diagnostics, state-of-the art research in materials sciences and the investigation of important artworks.

   

Smart*Light: grensoverschrijdend onderzoek voor hoog-innovatieve röntgenoplossingen

In onderzoeksproject Smart*Light wordt een compacte en verplaatsbare bron van zeer heldere röntgenstraling met instelbare golflengte ontwikkeld, een ‘tafelmodel synchrotron’. Een consortium van 12 organisaties in Nederland en Vlaanderen ontvangt hiertoe een subsidie van 2,85 miljoen euro van het Europees fonds voor Regionale Ontwikkeling (Interreg Vlaanderen-Nederland). Smart*Light kan uiteindelijk worden gebruikt in klinische toepassingen voor medische diagnostiek, in onderzoekslaboratoria voor het ontwikkelen van nieuwe materialen en in musea om belangrijke kunstwerken te onderzoeken.

Röntgentechnologie

Een persoon screenen op borstkanker, het inspecteren van lasnaden in pijpleidingen en het bekijken van de chemische conditie van kunstwerken. Dit gebeurt doorgaans met dezelfde ‘klassieke’ röntgentechnologie, ontwikkeld in de 19e eeuw. Deze röntgenstraling heeft echter een vrij lage intensiteit en is vrijwel niet instelbaar, waardoor slechts een momentopname gemaakt kan worden en de informatie vaak niet voldoende gedetailleerd is. Voor geavanceerdere toepassingen, zoals de ontwikkeling van hightech materialen en van nieuwe medicijnen, is ‘coherente’ hoge-intensiteit röntgenstraling tegenwoordig onontbeerlijk. Deze straling wordt momenteel echter alleen geproduceerd in synchrotrons, grote versnellers waarin elektronen met bijna de lichtsnelheid in een km-lange buis voortbewegen. Met deze synchrotronstraling kunnen veranderingen in materialen en weefsels zeer gedetailleerd in tijd en ruimte worden gevolgd. De beperkte beschikbaarheid van met name hoge-energie synchrotronstraling legt echter fikse beperkingen op aan de meetcondities. Voor verschillende toepassingen is reizen naar een synchrotron (alle buiten de Benelux) zelfs onhaalbaar.

Botsingen tussen laser en elektronen

Smart*Light maakt gebruik van nieuwe versnellertechnologie om laserlicht om te zetten in intense en coherente röntgenstraling door deze te laten botsen (via ‘inverse Compton scattering’) met een hoogenergetische bundel elektronen. Met deze straling kunnen vervolgens state-of-the-art analyses worden uitgevoerd die van waarde zijn voor diverse maatschappelijke sectoren. Hoewel Smart*Light niet tot doel heeft bestaande synchrotronfaciliteiten te vervangen, zal het dankzij het compacte ontwerp wel een belangrijke aanvulling hierop vormen. Gebruikers zullen daardoor minder afhankelijk zijn van de schaarse meettijd bij grote synchrotrons.

Materiaalonderzoek en verborgen lagen in schilderijen

Vooral het mobiele karakter is een belangrijk voordeel: de gehele opstelling zal nog geen vier meter lang worden en is daardoor naar believen in elk lab te gebruiken. Het instrument kan bijvoorbeeld bij een specifieke complexe meetopstelling worden neergezet in plaats van andersom. Het verband tussen procescondities, microstructuur en materiaaleigenschappen kan zo effectiever worden onderzocht. Dit vereenvoudigt de ontwikkeling van nieuwe materialen, zodat bijvoorbeeld vermoeiing en corrosie bij schepen beter kan worden tegengegaan, of de toepasbaarheid van 3D-geprinte materialen kan worden vergroot. Op termijn biedt Smart*Light unieke mogelijkheden voor medische diagnostiek in ziekenhuizen en voor onderzoek naar topkunstwerken van o.a. Rubens, Vermeer en Brueghel in musea. Zo is de mogelijkheid om de chemische samenstelling van kunstwerken laag voor laag te analyseren niet alleen van belang voor de conservering van kunst maar bijvoorbeeld ook voor authenticiteitsonderzoek.

Grensoverschrijdende samenwerking

In het project wordt vanuit verschillende specialismen intensief samengewerkt door universiteiten, bedrijven, musea en onderzoeksinstituten. Daarbij 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. TU Delft (afdeling MSE bij de faculteit 3ME) is penvoerder van Smart*Light.

Interreg Vlaanderen-Nederland

Interreg Vlaanderen-Nederland subsidieert samenwerkingsprojecten voor slimme, groene en inclusieve groei. Het grensoverschrijdende karakter van een Interreg-project is essentieel: er vindt intensieve samenwerking plaats tussen partners aan beide zijden van de grens, waarbij alle partners zorgen voor aanvullende financiering. Interreg wordt gefinancierd vanuit het Europese Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO). Lees meer op de website van Interreg.

Contactpersonen TU Delft: Dr. Hessel Castricum, projectverantwoordelijke Prof. Dr. Joris Dik, hoogleraar Materials in Art & Archaeology