2018 Fiscal Year Research-status Report
Extension of X-ray stress measurement to coarse grained materials an small area
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17K06046
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
鈴木 賢治 新潟大学, 人文社会科学系, 教授 (30154537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
城 鮎美 (瀬ノ内鮎美) 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 研究員(定常) (60707446)
菖蒲 敬久 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, サブリーダー (90425562)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 二重露光法 / 粗大粒 / X線応力測定 / シンクロトロン放射光 / 平行ビームX線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 放射光を利用した二重露光法の開発
当初の計画では，SPring-8の原子力機構専用ビームライBL22XUを利用する計画を予定していたが，当該ビームラインはRI棟に属しており，福島第一原子力発電所の廃炉に関連した重元素分析の実験のテーマが急増し，本研究に利用するビームタイムが確保できない問題が起きた．その対策として，量子科学技術研究開発機構の専用ビームラインBL14B1に実験ビームラインを変更し，研究を実施できるようにした．ビームラインBL14B1は，白色Ｘ線を特徴としていることから，従来の単色Ｘ線の実験から，白色Ｘ線を利用する方法を検討した．また，高エネルギーに対応した検出器の利用についても検討した．以上のことから白色Ｘ線に対応した新たな2次元検出器(高エネルギー対応)を開発しているチームの協力を得て研究を実施することにした．二重露光法とCdTeピクセル検出器を組み合わせた応力評価方法を実施した．その結果，ひずみゲージにより測定したひずみ分布と二重露光法により測定したひずみ分布はよく対応した．
2) ラボＸ線を利用した二重露光法の実施
これについては，ラボＸ線による平行ビームを実現すべくSi (111)モノクロメータを自作し，イメージングプレート(IP)とステージを利用した二重露光法に測定を実施した．モノクロメータでＸ線強度が激減する．さらに二重露光法による光路差も生じるために，回折強度不足を改善するための工夫が必要であった．そこで，He雰囲気を利用した取り組みを実施した．その結果，He雰囲気の効果により，P2の露光時間が半分の1時間で測定を完了することができた．回折斑点を利用して応力評価を試みたところ，モノクロメータの効果を明らかにできた．
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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
量子科学技術研究開発機構の専用ビームラインBL14B1を利用し，0.1 x 0.1 mmの白色Ｘ線ビームでSUS316L(板厚7 mm)を透過させ，二重露光法を実施した．また，高輝度光科学研究センターの装置グループの協力を得て，開発中のCdTeピクセル検出器を利用した．CdTeピクセル検出器のエネルギーの較正方法の開発，画像処理によるＸ線エネルギーの識別方法の開発を検討した．CdTeピクセル検出器にPbとWの蛍光Ｘ線を照射して波長エネルギーを識別する方法を試みた．このエネルギー較正ではまだ不十分なところが見られるので，より検討を加える必要がある．また，CdTe検出器から得られるビックデータを解析する必要がある．それについては，画像処理をシステマチックに行うツール，システムを開発した．これらの開発環境を駆使して，白色Ｘ線を利用した二重露光法による応力評価を実施したところ，方法法で測定されたSU316Lの曲げひずみとひずみゲージにより測定した負荷ひずみの分布が一致した．今後，CdTeピクセル検出器の高精度Ｘ線エネルギー較正が期待できる．
ラボＸ線については，モノクロメータによる平行ビームの作成に成功した．光路長が長いためにビーム強度の低下があり，He環境の実現で一定の改善が得られた．ある程度応力評価ができたが，回折強度の改善が必要である．
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| Strategy for Future Research Activity |
粗大粒測定の原理については，提案内容で問題のないことが実証された．今後は，精度信頼性の向上を実現することが必要である．エネルギーの較正方法については，多数の用意した波長をCdTeピクセル検出器に入射スキャンさせて，ピクセルのエネルギー較正を実施し，その正当性が保障できるようにする．エネルギー較正した検出器の精度を検定するために，回折環利用したCdTeピクセル検出方法を考える．また，そのための標準サンプルやツールも合わせて開発する．
一方，ラボＸ線においては，He雰囲気による測定は作業性，経済性などに問題があるので，真空パスの利用と光路の短縮を再検討する．また，試験片を移動させてP1とP2を実現させたが，Ｘ線の照射域が変わることで，精度が悪くなることも指摘されたので，IPを移動し，試験片は移動しないようにする．これらのことを配慮して，再度設計を見直すことにする．
二重露光法とCdTe検出器を利用したシステムを構築する．検出器のエネルギー較正，画像処理，斑点抽出などのプログラムを整理し，ホームページにて公表する．
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| Causes of Carryover |
共同研究者・城鮎美が昨年2018から産育休に入りました．本年2019年9月から復帰して，本研究を遂行する予定にしています．ついては，昨年の予算を未使用にして復帰後に本研究の遂行に使用する予定にしています．
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| Remarks |
CdTe検出器を利用したひずみ測定のシステムの紹介とツール
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Research Products
(8 results)
