2020 Fiscal Year Research-status Report
Quantification of nanoscale structure formed by radiation-induced segregation
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19K22153
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
村上 健太 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (50635000)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺内 誠 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 敦賀総合研究開発センター, リーダー (40838992)
CHEN DONGYUE 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (10816028)
岩田 憲幸 久留米工業高等専門学校, 材料システム工学科, 准教授 (40397534)
関村 直人 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10183055)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 原子力工学 / 原子力材料 / イオンビーム / 格子欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
この研究は、三次元アトムプローブ法(APT)を用いてナノサイズで元素の濃化や偏析の挙動を分析する手法の各ステップ（つまり試料作製、測定、再構築、元素が濃化している領域の探索と定量化）をを精緻化して、材料の結晶構造に対応する異方性を有したナノ構造の特徴を把握できるような分析手法の開発を目的としている。
2020年度は、特徴的なナノ構造を有する金属材料を供試体とするための実験と、提案している実験手技の有効性評価を行った。鉄に1%前後のニッケル及び/又はマンガンを含む合金(Fe基合金)を300～400℃でイオン照射することで、転位ループの形成と溶質原子(Ni及びMn)の偏析を促進した。この試料を透過電子顕微鏡(TEM)で分析し、転位ループのサイズ分布と数密度をバーガース・ベクトル(b)毎に評価した。400℃照射の場合、二種類の転位ループ(b=<100>型とb=1/2<111>型）の数密度は同程度だが、溶質の添加によって粗大なb=<100>型ループの数密度が減少するなどの特徴がみられることを確認した。
次に、これらの試料を複数の結晶粒から切り出してAPTに供した。APTで得られる電解イオン顕微鏡(FIM)像から、針状試料の軸方向の結晶方位を同定し、結晶方位毎の面間隔を再現するように測定データを再構築した。この三次元の原子マップにおいて溶質原子の等濃度面を描画したところ、円弧状にNi又はMnが濃化していることを確認した。濃化領域の晶癖面を定義して、FIMから示唆される結晶方位と対応付けたところ、二種類の転位ループの方位と小壁面は概ね一致した。また濃化領域の数密度とTEMで確認された転位ループの数密度も概ね一致した。
現在は、アルゴリズムによって濃化領域を自動的に認識して、TEMと同じような定量化をする方法を検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルスの影響で実験施設への立ち入りが厳しく制限されていたため、アルゴリズム開発のベースとなる実験データの取得が予定より遅れてしまった。現在は、必要なデータ自体の取得は完了し、分析アルゴリズムの開発と検証を進めている所である。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、APTで同定した各原子の座標と結晶方位を関連付けながら、異方性を有するナノ構造の分析を行う手法を完成させる。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の影響で、研究に若干の遅れが生じたため使用額が予定よりすくなくなった。一部の解析を２０２１年度に繰り越して実施する予定である。
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