2021 Fiscal Year Annual Research 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 |
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Principal Investigator |
佐藤 博隆 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30610779)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | パルス冷中性子 / エネルギー分析型中性子イメージング / 非弾性散乱 / 温度 / バルクサーモグラフィ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
各種製品の小型化が進む近年において、熱対策の重要性は向上している。しかし、赤外線サーモグラフィや熱電対といった既存の温度測定技術では、物体内部の非接触温度測定は困難である。そこで、物体内部の温度を非破壊・非接触的に可視化する中性子サーモグラフィに着目した。中性子サーモグラフィは、波長分析型中性子透過イメージング技術の応用として、共鳴吸収法やブラッグエッジ法で検討されてきた。しかし、測定対象が前者は重元素物質に、後者は結晶物質に限られ、また温度解析の精度や測定効率にも課題があった。
そこで、中性子サーモグラフィの新しいアプローチとして、冷中性子全断面積の長波長領域の原子ダイナミクス（非弾性散乱）に起因する温度依存変化が顕著であることに着目した。
実験は北海道大学電子加速器パルス中性子源「HUNS」の波長分析型中性子イメージング装置を用いて、真空チャンバー内にあるα-Fe板について行った。厚さ10 mm、30 mm×30 mmのα-Fe試料をAl製の真空チャンバー内に設置し、カートリッジヒーターと熱電対を用いて温度の制御とモニターを行った。
二種の原子変位パラメータそれぞれについて、RITS計算値に対する実験値の比率を求めた。二つのパラメータはほぼ同じ比率で、温度に対し大きく増加した。この温度依存性をそれぞれ関数化したものをモデル関数に補正項として適用し、「補正型全断面積モデル関数」を開発・適用した。
温度294 K、371 K、465 Kについて、HUNSにおいて2時間ずつ測定した温度解析結果は、それぞれ304±27.3 K、370±23.9 K、458±20.1 Kとなり、10 K以下の正確度でバルク温度イメージングが達成された。
本研究成果は、日本中性子科学会と日本原子力学会において、学会発表賞を1件ずつ（合計2件）受賞している。
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Research Products
(3 results)
