De Amerikaanse deep-tech speler TAU Systems heeft samen met Lawrence Berkeley National Laboratory een belangrijke doorbraak bereikt in de ontwikkeling van compacte deeltjesversnellers. Voor het eerst slaagde het team erin om een laser-aangedreven accelerator continu meer dan acht uur autonoom te laten draaien, gekoppeld aan een free-electron laser (FEL).
De prestatie markeert een cruciale stap richting praktische toepassingen van deze technologie in industrie en wetenschap—van chipproductie tot medische beeldvorming.
Van campusgrote installaties naar compacte systemen.
Traditionele free-electron lasers vereisen enorme radiofrequente versnellers die vaak hele onderzoeksfaciliteiten beslaan. De technologie van TAU Systems maakt gebruik van laser-plasma accelerators (LPA’s), waarbij elektronen worden versneld over millimeters in plaats van honderden meters.
Hoewel het principe al decennia bekend is, bleef praktische toepassing uit door instabiliteit en beperkte bundelkwaliteit. De nieuwe demonstratie doorbreekt precies dat knelpunt: stabiliteit over langere tijd zonder menselijke interventie.
Engineering als sleutel tot doorbraak
De doorbraak werd gerealiseerd binnen het BELLA Center in Berkeley, waar meerdere systemen—laser, plasma en elektronbundel—nauwkeurig op elkaar zijn afgestemd. Door geavanceerde stabilisatietechnologie en geïntegreerde besturing konden gedurende meer dan acht uur consistente elektronenbundels worden geproduceerd.
Het systeem leverde elektronen van 100 MeV met een frequentie van 1 Hz, waarmee een FEL werd aangedreven die licht produceerde op 420 nm (blauw-ultraviolet).
Volgens Stephen Milton is dit een kantelpunt: “Dit laat zien dat LPA-gedreven FEL’s niet langer experimenteel zijn, maar een stabiel platform vormen voor echte toepassingen.”
Data als versneller van innovatie
Een belangrijk onderdeel van de doorbraak zit niet alleen in de continue werking, maar ook in de data die daarbij is verzameld. Voor het eerst kon langdurig inzicht worden verkregen in de interactie tussen laser, plasma en bundel.
Onderzoekers konden correlaties analyseren tussen systeemparameters en de uiteindelijke lichtopbrengst, wat directe aanknopingspunten biedt voor verdere optimalisatie.
Volgens Finn Kohrell opent dit de deur naar verdere prestatieverbeteringen: hogere stabiliteit, betere bundelkwaliteit en hogere lichtintensiteit.
Impact op industrie en toepassingen
De implicaties van compacte FEL-systemen zijn groot. Vandaag de dag zijn krachtige lichtbronnen zoals synchrotrons en FEL’s slechts beschikbaar op een beperkt aantal locaties wereldwijd.
Door deze technologie te verkleinen en te stabiliseren, ontstaat toegang tot toepassingen zoals:
- halfgeleiderproductie en lithografie
- materiaalonderzoek en nanostructuuranalyse
- medische beeldvorming
- testen van elektronica voor ruimtevaart
Vooral in de semiconindustrie kan dit leiden tot nieuwe generaties productie- en inspectietechnologie.
Van onderzoek naar commercialisatie
TAU Systems positioneert de huidige opstelling als een platform voor verdere ontwikkeling richting commerciële systemen. De combinatie van compactheid, stabiliteit en schaalbaarheid maakt de technologie aantrekkelijk voor industriële toepassingen.
De ambitie is helder: hoogwaardige lichtbronnen toegankelijk maken voor een bredere groep gebruikers, in plaats van beperkt te blijven tot nationale onderzoeksfaciliteiten.
Met deze doorbraak zet TAU Systems een belangrijke stap in de ontwikkeling van compacte deeltjesversnellers. Door stabiliteit en autonomie te realiseren, verschuift de technologie van experimenteel naar toepasbaar.
Voor de maakindustrie en hightechsector betekent dit een potentiële gamechanger: krachtige lichtbronnen die dichter bij de toepassing komen—en daarmee nieuwe innovaties mogelijk maken.
TAU Systems is een deeptechbedrijf uit Austin, Texas, dat de eerste compacte deeltjesversnellers en gespecialiseerde, door LPA aangedreven free-electron lasers commercialiseert. Deze combineren de prestaties van grote versnellers met een kleine footprint, waardoor bedrijven eenvoudig en betaalbaar toegang krijgen tot beamtime.
Onder leiding van toonaangevende experts op het gebied van laser-gedreven deeltjesversnellers, bundeltransport en free-electron lasers maakt TAU hoogwaardige lichtbronnen breder toegankelijk. Daarmee draagt het bedrijf bij aan de vooruitgang in onder meer halfgeleiderproductie en het testen van elektronica voor ruimtevaarttoepassingen.
