2016 Fiscal Year Annual Research Report
超高速・高感度Ｘ線イメージング・トモグラフィ法の開発とその応用
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15H03590
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
矢代 航 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (10401233)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹中 幹人 京都大学, 化学研究所, 教授 (30222102)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | Ｘ線 / イメージング / 位相 / 回折格子 / 高速現象 / トモグラフィ / 放射光 / 非平衡系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非平衡系の内部には多くの未知の高速現象が存在すると考えられる。本研究では、我々がこれまで先駆的に開発を進めてきた高感度Ｘ線イメージング法の一つであるＸ線回折格子干渉計をさらに発展させて、1秒あたり1Mフレームを超える超高速・高感度Ｘ線イメージングおよびミリ秒を超える時間分解能の超高速・高感度4D（空間座標＋時間座標）Ｘ線トモグラフィの実現を目指してきた。前人未踏の時間分解能で非平衡系のダイナミクスをその場観察できるという特色を活かして、ソフトマター科学やバイオミメティクスなどの基礎・応用研究分野において新たなフロンティアを開拓することが目的である。本研究で実現を目指す技術は、近い将来に汎用性の高い手法に発展すると予想され、新素材開発やロボット産業など、我が国が世界を牽引する多くの分野への波及効果が期待される。
平成28年度は、平成27年度に成功したマイクロ秒Ｘ線位相イメージングをさらに進めて、超高速Ｘ線トモグラフィ、4Dトモグラフィの実証実験を試みた。SPring-8 BL28B2の白色放射光を利用して、8.9ミリ秒という、我々が知る限り世界最速の、高速Ｘ線位相トモグラフィに成功した。さらに高速化を行い、圧縮センシングの技術との融合により、2ミリ秒でのトモグラム取得にも成功した。4Dトモグラフィについてもテスト実験を行い、整髪料のフォームなどの撮影を試みた（現在解析中）。平成29年度の準備として、ポリマー材料の破壊過程のその場観察実験の検討も行った。
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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
平成28年度に予定していた10ミリ秒よりも高速なＸ線位相トモグラフィに成功し、さらに圧縮センシング技術との融合によって、2ミリ秒の時間分解能も達成した。4DCTの予備実験も行い、平成29年度に進める予定となっているポリマー材料の破壊過程のその場観察の準備も順調に進んでいる。一方で、平成28年度に予定していたSPring-8 BL40XUのアンジュレータからの準単色放射光を利用した超高速Ｘ線位相イメージング・トモグラフィについては、二度の課題不採択により、研究が進められない状態が続いている。しかしながら、全体としては概ね計画通りに進んでいると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は、フォーム、生きた昆虫などのミリ秒オーダー4D位相トモグラフィの実現を目指す。原理実証だけでなく、いかに美しいデータを取得するかが課題であり、解析方法の改良とも合わせて、試行錯誤を繰り返す。また、主に研究分担者がオフラインで準備を進めてきたポリマー材料の破壊過程の高時間分解能その場観察（マイクロ秒オーダーＸ線位相イメージング、可能であればミリ秒オーダーＸ線位相トモグラフィ）の実現も目指す。さらに、SPring-8 BL40XUのアンジュレータからの準単色Ｘ線を利用することにより、時間分解能のさらなる向上、試料の照射ダメージのさらなる軽減を狙う。研究費の範囲内で、光学素子の改良なども随時行っていく。
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