Development of coded aperture for high-energy X-ray Compton scattering imaging
Project/Area Number |
22H02103
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
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Research Institution | Gunma University |
Principal Investigator |
鈴木 宏輔 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (90580506)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 直史 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (20223159)
Varnava Maria 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (40913108)
田代 睦 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 准教授 (60447274)
酒井 真理 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (70727338)
櫻井 浩 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80251122)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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Keywords | 符号化開口 / コンプトン散乱 / イメージング技術 / リチウムイオン電池 / 高エネルギーX線 / M系列 / 非破壊測定 / イメージング / X線イメージング / 後方散乱イメージング |
Outline of Research at the Start |
蓄電デバイスの高性能化は、持続可能な社会の実現に不可欠であるが、蓄電デバイスの高性能化を妨げる要因として、イオン分布の偏りがある。本研究は、これまで申請者らが開発してき た高エネルギー放射光X線コンプトン散乱法による非破壊定量分析法に符号化開口イメージング技術を導入することで、実用蓄電デバイス内部の動的な構造変化やイオン分布の偏りを非破壊かつ、高い時間分解能で測定し、イオン分布の偏りを定量的に可視化するとともに、その抑制指針を得ることを目指す。本研究に より符号化開口を用いた高エネルギー放射光X線イメージング分野を構築し、持続可能な社会の実現を加速化する高性能な蓄電デバイス設計指針を示す。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、これまで開発を行なってきた高エネルギー放射光X線コンプトン散乱法による非破壊測定法に符号化開口を導入した新たなイメージング手法を開発することである。本年度は、符号化開口を用いたコンプトン散乱実験を行い散乱パターンの観測、ならびに、再構成の妥当性を検証した。試料は材質の異なるペンシル状の試料を用いた。材質は銅、アルミニウム、アクリルである。ペンシル状試料の先端に100keVの放射光X線を照射し、試料から散乱されるX線を、符号化開口を通して二次元検出器で測定した。符号化開口は、M系列の規則に従い約500個の開口を有している。実験から符号化開口パターンに対応した散乱X線パターンを観測することができた。また、散乱X線パターンに逐次近似法を適用することでペンシル状試料の先端形状を再構成することができた。また、本研究で使用する二次元検出器は検出素子毎にX線のエネルギースペクトルを測定することができる。得られたエネルギースペクトルを比較した結果、試料の材質の違いによりコンプトン散乱X線エネルギースペクトルの形状が異なっており、散乱X線強度の解析のみならずコンプトン散乱X線エネルギースペクトルの形状の解析や弾性散乱強度とコンプトン散乱強度比の解析も可能なことがわかった。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度、符号化開口を用いたコンプトン散乱実験を行い散乱パターンの観測、ならびに、再構成の妥当性を検証することを目的とし、実際に再構成画像を得ることができたため、おおむね目的を達成することができたが、ピンホールを用いて得られる画像に比べると符号化開口により得られる画像は劣化していたため改善の余地があると考えている。以上より現在までの研究の進捗状況はおおむね順調に進展していると考えている。
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Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方法として、材質の異なる試料から得られた散乱X線エネルギースペクトルを解析し、物質の特定が可能かを検討する。またピンホールに比べて得られる画像が劣化する原因についても検討し符号化マスクを改善することを考えている。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)