Revolution of sample observation:Non-destructive 3D chemical compositional intensity mapping by innovative X-ray CT technology

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K20941
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 森下 知晃 金沢大学, 地球社会基盤学系, 教授 (80334746)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: X線CT / カンラン岩

Outline of Annual Research Achievements

従来のX線CT像の撮影による従来手法の結果：鉱物種は異なるものの同程度の密度である鉱物を含む岩石について、花崗岩、超苦鉄質岩２種について測定を行い、これから行う新しい分析手法との比較を行うデータとした。超苦鉄質岩石の場合、密度が高く少量含まれているクロムスピネルに関しては優位に見分けることができた。しかし、カンラン石、直方輝石の違いを検出することができなかった。
新しい分析手法の基礎データ取得：まず最初に、新しいシステムを用いた予察的X線C T像の撮影を行った。その結果、試料のサイズが大きかったため、現行システムでは試料を透過して見ることができなかった。そのため、まずは、最適なサイズを検討するべく、単一結晶からなる砂を用いて、形を整形し、サイズのコントロールができる状態で測定を行い分析ができるサイズの決定を行った。その結果、現行システムでは1cm未満の固体について引き続き測定を行うこととした。
新しい分析手法の評価：従来のX線CT像では測定がこんなんであったカンラン石、直方輝石について新しい分析手法の評価を行った。いずれの場合においても、低エネルギー側での測定が困難であることがわかった。つまり、元素ごとの空間分布を明らかにすることは困難である。一方、高エネルギー側での分析において、分析結果を合わせるような鉱物端成分の鉱物組成を推定している。特に直方輝石に関して、実際の化学的特徴にフィットした結果が出ており、継続的に評価を行う。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究は新しい分析装置の試みであり、固体試料に応用するのは初めてであったので、まずは、測定条件の決定とその決定にあたる理由について検討することとした。この分析に時間がかかった。その結果、新しい分析装置の導入とその評価が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

化学分析値の違いによるX線CT像の高エネルギー側の結果を用いた化学組成見積もりの向上：得られたX線C T画像の高エネルギー側でのデータを比較して、ある程度主要元素組成が特定できると仮定して、シミュレーション結果と回帰計算で一番フィットするものを選び、それらのフィットする化学組成データと実際の分析値の比較を行い、非破壊で内部構造の主要元素組成の測定とその評価を行う。
新しい検出機器の導入：より計測時の測定状況をよくするために、新しい検出器を導入する予定を検討している。これによって固体試料への応用範囲の拡大も期待されるk。このことから、新しい検出器の成果について評価を行う。
測定試料の化学組成分析：X線C Tから予想される化学組成値と実測値が正しいかを評価するために、金沢大学設置の科学分析装置を用いて、実験に使った鉱物の化学組成の特徴を明らかにする。

Causes of Carryover

予備実験により、導入予定であった検出器に再検討が必要であることがわかったため、追加の予備実験を行い、次年度に購入を行うこととしたため。」