Thermal-tomography using neutron transmission imaging with thermal diffuse scattering analysis

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K12641
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Sato Hirotaka 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30610779)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 中性子 / イメージング / 非弾性散乱 / 熱散漫散乱 / 温度 / バルク / 非破壊 / 非接触

Outline of Final Research Achievements

Wavelength-resolved neutron transmission imaging is a real-space imaging method for microscopic structure information such as crystal structure by analyzing a wavelength-dependent profile of neutron transmission or neutron total cross-section. In this study, we developed a new measurement technique visualizing temperature inside a material non-invasively from microscopic dynamics information by analyzing thermal diffuse (inelastic) scattering. For this aim, we developed a new total cross-section model function and a new profile fitting method of the model function. As a result, we successfully carried out bulk temperature imaging in a steel with an accuracy better than 10 K.

Free Research Field

中性子応用工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでの温度測定は熱電対などの接触型、赤外線サーモグラフィなどの表面型の測定であったが、本手法は非接触型かつ物体内部の温度の測定が可能なものとなっている。これは中性子の高い物質透過能力のためである。これまでにも中性子共鳴吸収分光法やブラッグエッジ法によるバルク温度イメージングが開発されてきたが、本手法の特徴は以下の3点である。1点目は測定対象物質の多さである。2点目は低い中性子エネルギー分解能のため測定時間が比較的短い点である（北海道大学小型電子線形加速器駆動パルス中性子源「HUNS」で2時間でイメージングが可能）。3点目は従来の中性子温度解析法と比べ同等以上の正確度・精度を持つ点である。