2020 Fiscal Year Research-status Report
熱散漫散乱解析型中性子透過イメージングによる高汎用性サーマル・トモグラフィの実現
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19K12641
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Research Institution | Hokkaido University |
Principal Investigator |
佐藤 博隆 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30610779)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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Keywords | 中性子 / 透過 / イメージング / 非弾性散乱 / 熱散漫散乱 |
Outline of Annual Research Achievements |
波長分解型中性子透過イメージングの新しい手法として、非弾性散乱(熱散漫散乱)解析を利用した温度測定手法の開発を行っている。この手法は、他の(中性子を含む)サーモメトリーに比べいくつかの特長を持ち、特に温度依存のスペクトル変化が大きいことと、低エネルギー中性子を利用することから、高い測定効率が期待される。温度のCTイメージングの方法論は過去に中性子共鳴吸収分光法の開発研究において確立しているため、本研究では低エネルギー中性子透過率スペクトルから温度情報を抽出することが大きな課題となる。その課題をクリアすることで、本手法による温度のCTイメージングが実現するということである。 温度解析の手法として、これまでブラッグエッジ透過率スペクトルの結晶・組織構造解析プログラムとして用いられてきた「RITS」を使用することを考えた。本プログラムにはデバイモデルに基づく温度と中性子非弾性散乱全断面積の計算モデルが含まれている。これを利用することで、ブラッグエッジイメージングと親和性の高い中性子サーモメトリーを確立することを目指した。実験の結果、特に室温を超えた高温になればなるほど、実験で得られた冷中性子透過率スペクトル(冷中性子全断面積)とRITSによる計算値は乖離した。この原因を追究するため干渉性弾性散乱全断面積と非弾性散乱全断面積の計算に使用している原子変位パラメーターを、実験値から導出し、理論予測と比較した。その結果、非常に興味深い結果が得られた。まず干渉性弾性散乱全断面積に含まれる原子変位パラメーターと非弾性散乱に含まれる別の原子変位パラメーターは共に理論予測よりも大きな値であった。これは温度に対する反応性が予測よりも大きいという非常にポジティブな結果である。さらに興味深い結果として、この2つの原子変位パラメーターの値は、共に、理論予測に対し同じような倍率であることがわかった。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
原子変位パラメーターの定量解析では非常に興味深い結果を得、工学応用の観点からも温度に対する反応性が高いという非常にポジティブな結果を得た。この温度解析に関する基盤研究・要素研究に集中したため、追加実験の実施に遅れが生じている。遅れが生じた理由としてはもう1点あり、配分金が当初予定よりも低いため、追加実験用の装置の設計変更を余儀なくされたため時間を要したこともある。しかし、今後の実験に関するめどは立ってきたため、次年度は追加実験を行い、予定通り研究課題をクリアする予定である。
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Strategy for Future Research Activity |
「研究実績の概要」では詳しく記述できなかったが、今年度の研究により測定試料の物質相状態の向き・不向きや適用温度範囲なども明らかになった。先進イメージング実験に向けた準備が一通り整ったため、次年度は先進イメージング実験を行い、主な研究課題をクリアしたいと考えている。
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Causes of Carryover |
理由は主に2つある。1つはコロナ禍による。もう1つは先進実験に向けて入念な準備を行ったためである。この予算があれば先進実験は可能であり、使用計画としてはこの点が主なものとなる。
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Research Products
(3 results)