|
รองศาสตราจารย์ ดร.ถิรพัฒน์ วิลัยทอง
ประวัติส่วนตัว
 รองศาสตราจารย์ ดร.ถิรพัฒน์ วิลัยทอง เป็นบุตรของ พล.ต.สง่า และนางวิเชียร(เอกะสิงห์) วิลัยทอง เกิดเมื่อวันที่ 23 ตุลาคม 2488 สำเร็จการศึกษาชั้นประถมและมัธยมจากโรงเรียนยออันนาดาร์ก โรงเรียนเซ็นคาเบรียลและโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษาตามลำดับ ได้เข้าศึกษาต่อที่คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เมื่อปี พ.ศ.2506 และได้รับทุนโคลัมโบจากรัฐบาลประเทศนิวซีแลนด์ ไปศึกษาที่ Akuckland University เมื่อเดือนตุลาคม พ.ศ.2506 หลังจากสำเร็จการศึกษาขั้นปริญญาตรีทางฟิสิกส์ได้เดินทางกลับประเทศไทยและเข้ารับราชการที่มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ เมื่อเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ.2512 ได้รับทุนโคลัมโบศึกษาต่อที่ University of Aston in Birmingham ประเทศอังกฤษ จนสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโททางด้าน Applied nuclear physics เมื่อปี พ.ศ.2514 หลังจากกลับมารับราชการที่มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ได้อีกประมาณ 3 ปี ได้เดินทางไปศึกษาต่อที่ Kent State University ประเทศสหรัฐอเมริกาด้วยทุน Graduate Assistantship ในระหว่างที่ศึกษาระดับปริญญาเอกที่ Kent State University ได้รับเลือกให้เป็น University Fellow รับทุนการศึกษาของมหาวิทยาลัยในฐานะนักศึกษาบัณฑิตดีเด่น และสำเร็จการศึกษาทางด้าน Medium energy nuclear physics เมื่อปี พ.ศ.2522 ในปีถัดไปได้เดินทางไปทำวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Institute of Reactor Physics, Chalmers University of Technology ประเทศสวีเดน
ประวัติการทำงาน
รองศาสตราจารย์ ดร.ถิรพัฒน์ วิลัยทอง ได้เดินทางกลับมารับราชการที่ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ หลังสำเร็จการศึกษาขั้นปริญญาเอก และในปีเดียวกันนั้นเองได้เริ่มดำเนินโครงการวิจัยนิวตรอนพลังงานสูง โดยได้รับความช่วยเหลือทางวิชาการจากทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA) ซึ่งมีสำนักงานใหญ่อยู่ที่กรุงเวียนนา ประเทศออสเตรียต่อเนื่องตั้งแต่ปี พ.ศ.2525 เป็นต้นมา นอกจากนี้ โครงการวิจัยนิวตรอนพลังงานสูงยังได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติมจาก International Program in Physical Science ประเทศสวีเดนจนถึงปัจจุบัน
ปัจจุบันรองศาสตราจารย์ ดร.ถิรพัฒน์ วิลัยทอง ดำรงตำแหน่งผู้อำนายการศูนย์วิจัยนิวตรอนพลังงานสูง มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ เป็นประธานกรรมการบริหารหลักสูตรบัณฑิตศึกษาสาขาวิชาฟิสิกส์ ประธานกรรมการบริหารหลักสูตร Joint Ph.D Program Chiang Mai-Uppsala กรรมการบริหารศูนย์ปฏิบัติการวิจัยเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนแห่งชาติ อุปนายกสมาคมฟิสิกส์ไทย และผู้ชำนาญการคณะกรรมาธิการการวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและการพลังงาน สภาผู้แทนราษฎร เป็นสมาชิกของสมาคมวิชาชีพที่สำคัญ ๆ ได้แก่ สมาชิกมูลนิธิบัณฑิตยสภาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย member ของ The American Physics Society เป็น chartered physicist และ member ของ Instutute of Physics แห่งสหราชอาณาจักร
ผลงานวิจัยโดยสรุป
ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ดร.ถิรพัฒน์ วิลัยทอง ได้ให้ความสนใจกับเรื่องอันตรกิริยาระหว่างอนุภาคประจุกับสสาร ซึ่งเป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีอนาคตที่สำคัญ ได้ออกแบบสร้างเครื่อง ion implanter ขนาด 150 kV และ 30 kV รวม 3 เครื่อง เพื่อใช้ผลิตไอออนมวลหนักชนิดต่าง ๆ สำหรับงานวิจัยและฝึกปรือนักศึกษา ได้จัดกลุ่มงานวิจัยเพื่อศึกษาและพัฒนาแหล่งกำเนิดไอออนมวลหนักแบบต่าง ๆ ซึ่งถือว่าเป็นหัวใจของเครื่องยิงไอออนชนิดใหม่ เครื่องกำเนิดไอออนก๊าซความเข้มสูงแบบสนามแม่เหล็กกลีบมะเฟือง (magnetic multicusp field) และเครื่องกำเนิดไอออนโลหะแบบอาร์คในสุญญากาศ (metal vapor vacuum arc) นับเป็นนวัตกรรมใหม่ที่มีขึ้นที่ศูนย์วิจัยนิวตรอนพลังงานสูง ซึ่งรวมถึงระบบตรวจวิเคราะห์พลาสมาเชิงไฟฟ้าสถิตย์และเชิงแสง นอกจากนี้ยังประสบผลสำเร็จในการพัฒนาระบบวัดสเปคตรัมของแสงที่เปล่งออกมาจากวัสดุที่ถูกความร้อน (thermoluminescence spectrometer) ซึ่งสามารถทำการวัดได้หลายพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องพร้อมกัน
ดร.ถิรพัฒน์ วิลัยทอง และทีมวิจัย ได้ศึกษาผลของการยิงไอออนชนิดต่าง ๆ ลงฝังบนวัสดุโลหะ ฉนวน และเนื้อเยื่อพืชและแบคทีเรีย การยิงไอออนหมุนเวียน (multiple ion implantation) ด้วยไอออนไนโตรเจน คาร์บอน และโบรอน ทำให้สมบัติเชิงกลบริเวณพื้นผิวของเหล็กกล้าบางชนิดปรับเปลี่ยนไปในทางบวกดีกว่าการฝังด้วยไอออนเดี่ยว การวิจัยดังกล่าวเป็นพื้นฐานของการนำเทคโนโลยีไอออน-พลาสมามาใช้ในการปรับปรุงสมบัติเชิงพื้นผิวของเครื่องมือกลแบบละเอียดในอนาคต การใช้ไอออนไนโตรเจนและออกซิเจนที่พลังงานและความเข้มต่าง ๆ มีผลต่อการเปลี่ยนสมบัติเชิงแสงของพลอยตระกูลคอรันดัม ทั้งที่ผ่านการเผาด้วยความร้อนมาแล้วและที่ยังไม่ได้ผ่านการเผา การศึกษาเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการเปลี่ยนสีของพลอยโดยใช้ไอออนและพลาสมาสามารถนำมาใช้เป็นลู่ทางในการปรับปรุงคุณภาพของอัญมณี ในห้วงเวลา 2-3 ปีที่ผ่านมา ดร.ถิรพัฒน์ วิลัยทองและทีมงานวิจัยจากภาควิชาชีววิทยาและพืชสวน ได้เริ่มศึกษาการยิงผนังเซลล์พืชและแบคทีเรียด้วยไอออนชนิดต่าง ๆ เพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดการถ่ายเทโมเลกุลขนาดใหญ่จากภายนอกเข้าสู่เซลล์และประสบผลสำเร็จเมื่อปลายสหัสวรรษที่แล้ว ในการเหนี่ยวนำให้เกิดการถ่ายฝากยีน (plasmid DNA) เข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย(E.coli) และสี Trypan blue เข้าสู่เซลล์ของพืชได้ โดยใช้ไอออนอาร์กอน การศึกษาฟิสิกส์ของอันตรกิริยาระหว่างไอออนมวลหนักกับเนื้อเยื่อ จึงเป็นหัวข้อสำคัญของการศึกษาวิจัยของทีมงานในศตวรรษใหม่นี้
งานวิจัยในอนาคต
งานวิจัยที่จะทำต่อไปในอนาคต จะประกอบด้วยโครงการย่อย 3 โครงการ โดยที่โครงการแรกคือการศึกษากลไกที่เหนี่ยวนำให้เกิดการถ่ายเทโมเลกุลของสสารจากภายนอกเข้าสู่เซลล์ภายหลังการระดมยิงด้วยไอออน (ion bombardment) มีความเป็นไปได้ว่าปรากฎาการณ์ดังกล่าวเป็นผลจากการเกิดช่องทางหรือทางผ่านทะลุผนังเซลล์หรือเกิดการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในผนังเซลล์ ทำให้การซึมผ่านของผนังเซลล์ต่อโมเลกุลของจากภายนอกมีค่าเพิ่มขึ้น (enhancing permeability) หรืออาจเกิดจากการแลกเปลี่ยนประจุระหว่างภายนอกและภายในผนังเซลล์ เพื่อให้เกิดการสมดุลย์ของประจุ คำอธิบายต่าง ๆ เหล่านี้ยังไม่มีความชัดเจนและต้องการการศึกษาวิจัยต่อไป
โครงการที่สองนั้นมีความสัมพันธ์เกี่ยวเนื่องกับโครงการที่กล่าวมาแล้วข้างต้น กล่าวคือ การศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการระดมยิงเซลล์สิ่งมีชีวิตด้วยไอออนพลังงานต่ำ จำเป็นต้องรู้ว่าไอออนที่ยิงเข้าไป เช่น Ar+ จะยังคงแทรกอยู่ในผนังเซลล์ และสัดส่วนของอะตอมชนิดต่าง ๆ ภายหลังการระดมยิง เทคนิคที่ดีที่สุดในปัจจุบันที่นำมาใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูลข้างต้นได้แก่ เทคนิค ion beam analysis แบบ Rutherford backscattering (RBS) ซึ่งเป็นเทคนิคพื้นฐานที่มีประสิทธิภาพสูง
โครงการวิจัยนี้มีจุดหมายที่จะพัฒนาระบบวิเคราะห์แบบ TOF-RBS จากเครื่องเร่งอนุภาคแบบห้วง nsec ที่มีอยู่เดิม เครื่องเร่งอนุภาคระดับพลังงาน 200 keV ของศูนย์วิจัยนิวตรอนพลังงานสูง (RNRF) สามารถสร้างลำดิวเตอรอนแบบห้วงที่มีพลังงาน 140 keV โดยมีความกว้างของห้วงประมาณ 1 nsec นอกจากนี้ เครื่องเร่งอนุภาคเครื่องเดียวกันนี้ยังสามารถผลิตลำไอออน H+ แบบห้วง nsec ที่มีพลังงาน 70 keV และลำไอออน He++ พลังงาน 280 keV ซึ่งสามารถนำมาใช้เป็นอนุภาคกระสุนสำหรับการวิเคราะห์แบบ pulsed beam TOF-RBS เครื่องเร่งอนุภาคดังกล่าวข้างต้นนี้ ยังสามารถจะพัฒนาให้มีความสามารถผลิตลำไอออนชนิด single charge ให้มีพลังงาน 350 keV ซึ่งจะทำให้ใช้เทคนิค TOF-RBS แบบฉบับกับไอออนหนักชนิดอื่น ๆ เช่น Ne+ หรือ C+ เป็นอนุภาคกระสุนได้ จึงเป็นที่คาดว่าภายในอนาคตอันใกล้ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่จะมีระบบวิเคราะห์ธาตุเชิงพื้นผิวที่มีสมรรถนะสูงสุดเครื่องหนึ่ง
โครงการย่อยที่สามคือ การผลิตแสงอาพันธ์ที่ความถี่ใต้แดงย่านไกล (far infrared,FIR) จากลำอิเล็กตรอนเชิงสัมพันธภาพ การ bunch ลำอิเล็กตรอนให้มีขนาดสั้น ๆ เป็นเทคนิคใหม่ เพื่อผลิตแสงอาพันธ์ความเข้มสูง จึงมีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่เพื่อบีบ (compress) ลำอิเล็กตรอนความเข้มสูงให้มีความยาว bunch สั้นกว่าระดับ picosecond ซึ่งจะทำให้สามารถสร้างแสงอาพันธ์ในช่วงความถี่ใต้แดงย่านไกลที่มีความเข้มเป็นแสนเท่าของแสงที่มาจากแหล่งกำเนิดต้นแบบดังเช่น การแผ่รังสีของวัตถุดำ แสงในย่านความถี่ดังกล่าวนี้มีความสำคัญต่อการวิจัยพื้นฐานทางชีววิทยาของโมเลกุลขนาดใหญ่ โพลิเมอร์ค่านิจของวัสดุศาสตร์ที่ความถี่ THz และอื่น ๆ ไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้มีการสร้างแหล่งผลิตแสงนี้เป็นครั้งแรกที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและจะมีการสร้างเป็นแห่งที่สองที่ศูนย์วิจัยนิวตรอนพลังงานสูง มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อผลิตแสง FIR แบบอาพันธ์ความเข้มสูงที่มีความยาวคลื่นในช่วง 100 ไมโครเมตรจนถึงมิลลิเมตร และเนื่องจาก electron bunch สั้น ๆ จะทำให้เกิดรังสีอาพันธ์ความยาวคลื่นสั้นด้วย ดังนั้นวัตถุประสงค์อีกข้อหนึ่งของงานนี้ก็เพื่อจะหาขีดจำกัดและวิธีการที่เป็นไปได้ที่จะทำให้ได้ electron bunch ที่สั้นที่สุด โดยเริ่มจากการออกแบบแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนและระบบ compression เพื่อหาตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับปืนอิเล็กตรอน และผลของมันที่มีความยาว bunch การศึกษานี้จะกระทำโดยการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (numerical simulation) ด้วยโปรแกรม PARMELA ซึ่งได้รับอนุญาตจากศูนย์ปฏิบัติการวิจัยแห่งชาติ Los Alamos และโปรแกรมนี้ได้ติดตั้งและใช้งานแล้วที่อาคารวิจัยนิวตรอนพลังงานสูง ฟิสิกส์พื้นฐานและขอบเขตในการที่จะลดความยาว bunch ของห้วงอิเล็กตรอนยังไม่มีการศึกษาวิจัยอย่างเป็นระบบมาก่อน ซึ่งเป็นที่คาดหวังว่าการศึกษานี้จะทำให้เกิดการเข้าใจลึกซึ้งในการผลิตแสงอาพันธ์ที่มีความยาวคลื่นสั้น ๆ ผลของการศึกษาโครงการนี้จะช่วยขยายความรู้เพื่อเป็นฐานในการผลิตแสง FIR และเป็นการขยายโอกาสทางด้านการวิจัยสำหรับนักวิทยาศาสตร์สาขาต่าง ๆ ต่อไป |
