Vier experimenten tegelijk met de Dubble

Morgen wordt in Grenoble de European Synchroton Radiation Facility officieel in gebruik gesteld. De ESRF bestaat uit een deeltjesversneller en opslagring met een omtrek van 850 meter waarin elektronen met een energie van 6 GeV rondjes draaien. Nederland neemt deel via NWO, de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek. Samen met België is een consortium gevormd, Benesync, dat zes procent van de aandelen bezit. Van de 'openbare' bundeltijd is daarmee 3% beschikbaar voor Nederlands onderzoek, wat neerkomt op zo'n 18 shifts per jaar van elk 8 uur.

In 28 openbare 'aftappunten' wordt de synchrotonstraling gegenereerd (die continu loopt van infrarood tot harde röntgenstraling) met behulp van ondulators: speciale magneten die de rondvliegende elektronen in een 'lichtgolvende baan' dwingen, zodat ze gaan stralen. De bundelkwaliteit van ESRF is extreem goed: een zeer hoge intensiteit wordt gecombineerd met een uiterst kleine bundeldiameter. Zo kunnen minuscule monsters worden bestudeerd, zijn er kinetische experimenten mogelijk, waarbij de ontwikkeling van strukturen in de tijd kan worden gevolgd, en kan er aan systemen worden gemeten die een zwak signaal afgeven zoals oppervlakken.

Naast de openbare bundellijnen biedt ESRF 12 aftappunten voor specialistisch gebruik. De Fransen hebben er vier, de Italianen twee en een Noors-Zwitserse opstelling is in aanbouw. Ze zijn gelokaliseerd bij buigmagneten in de ring. De synchrotonstraling die daar wordt opgewekt is in intensiteit wat minder, maar daar staat tegenover dat er nu duurexperimenten mogelijk zijn en dat ook minder bekende onderzoekers, die het bij de aanvragen voor openbare meettijd doorgaans afleggen tegen gevestigde namen, een kans krijgen.

Afgelopen juli wees ESRF de achtste 'eigen faciliteit' toe aan het Nederlands-Belgische Dubble-project: the Dutch-Belgian Beamline. Dubble is een initiatief van de NWO-werkgroep Synchrotronstraling, waarin namens Nederland het Instituut voor Atoom- en Molecuulfysica Amolf, het Utrechtse Debye Instituut en de Universiteit van Amsterdam participeren. De kosten, ongeveer achttien miljoen gulden per jaar, komen voor driekwart voor rekening van Nederland. Projectleider is prof.dr. Y.K. Levine, hoogleraar biofysica aan de Universiteit Utrecht. In 1997 moet de faciliteit operationeel zijn. Een 'thuisbasis' in Utrecht zal op het gebied van apparatuur en meettoestellen ondersteuning leveren.

Meetsessie

Het bijzondere van de Dubble is dat er steeds vier experimenten parallel lopen, waarvan er twee tegelijk op het synchrotron zijn aangesloten. Levine: “Per meetsessie kunnen we dus het dubbele aantal onderzoekers kwijt, zonder dat we concessies hebben hoeven doen wat betreft de bundeleigenschappen. Dat onderscheidt ons technische ontwerp van de rest.” De Dubble, die bij de presentatie aan ESRF-experts op 23 april het cijfer 9 kreeg ('strongly recommended'), profiteert van de ervaringen van de Fransen en Italianen. Die waren er vier jaar geleden als de kippen bij maar stuitten op onvoorziene problemen en dreigen zo slachtoffer te worden van de wet van de remmende voorsprong.

Het onderzoek met de Dubble zal, zo benadrukt Levine, interdisciplinair van karakter zijn. “Het gaat om samenwerkingsverbanden van natuurkunde, biologie en chemie. Denk aan onderzoek naar ingewikkelde vloeistoffen, colloïden, eiwitten of biologische monsters.” Er zijn standaard vier meettechnieken beschikbaar. Via röntgenverstrooiing kunnen bijvoorbeeld magnetische biopolymeren worden onderzocht; met interface diffractie kristalgroei of tweedimensionale membraaneiwitten; met röntgenabsorptie spectroscopie enzymmechanismen in oplossingen; en met hoge resolutie poeder diffractie structuren van katalysatoren en medicijnen. Levine: “De bedoeling is dat de bioloog met een mooi probleem komt, waar de fysicus een ingewikkeld apparaat voor weet.”

Een deel van de investeringen denkt Levine terug te verdienen via contractresearch. “Bedrijven als DSM, Shell en Akzo-Nobel zitten nu al in het synchrotron-circuit. ESRF denkt bundeltijd te verkopen à raison van 28.000 franc per meetsessie. Als wij alles terug zouden willen verdienen, moeten we 50% lager gaan en dat is competitief. Maar voor we het bedrijfsleven benaderen moeten eerst de kinderziekten eruit, anders krijgen we een slechte naam. Tachtig procent van de tijd moet Dubble naar behoren functioneren, meer is ondoenlijk.”