Development of Mössbauer 2D imaging method using X-ray camera and application to steel materials

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K03749
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小林 康浩 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (00303917)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: メスバウアー分光測定 / X線カメラ

Outline of Annual Research Achievements

計画では入射ガンマ線の平行性を得るために、線源からカメラまでの距離を90cm以上離して測定を行うとしている。その距離でカメラの各画素に十分なカウント数を得るためには比較的強度が高いメスバウアー分光用線源（半減期270日）が必要となる。しかし、この線源がロシアで製造されているものであるため、2022年度中には新規の強力な線源を購入できなかった（研究室で複数の目的で使用するための購入を予定）。そのため古い弱い線源を使っての測定とならざるを得なかった。
上記の古い線源でX線カメラの動作を確認を行ったが、測定画像にノイズが多く見られたためにノイズ低減策を試みた。鉛ブロックで遮蔽を作成し、外部からの放射線を極力抑えた状態でも完全にノイズを抑えることはできなかった。また遮蔽を多くしてもノイズが存在することから、宇宙線等の外来の放射線以外にX線カメラの画像素子に由来する電気的ノイズが無視できない量だけ含まれていることが分かった。
また、線源の有無や遮蔽の有無で測定した画像を比較すると、このノイズの量がカメラの画素によって大小があることが分かった。メスバウアー効果に起因する吸収率の変化は数%～十数%と予想されるため、このばらつきが撮影画像に影響を及ぼす可能性が高いと考える。その影響を抑えるために、電動ステージにて試料位置をずらした画像を複数枚撮影し、その合成によって画像を得る手法を2023年度に試みる予定としている。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

メスバウアー分光用ガンマ線源（半減期270日）は長らく日本アイソトープ協会を通じてロシアのリトベルク社製のものを購入していた。2022年のロシアによるウクライナ侵攻の影響からロシアとの取引の先行きが不透明となり、新規線源の購入を見送った。現在している古い線源は購入から4半減期近くが経過しており、予定していた測定に十分な強度は得られず、また他の測定にも線源を使用せざるを得ないため、十分な測定を行うことができなかった。2023年度は年度当初から新規線源の購入の手続きを進めている。

Strategy for Future Research Activity

2023年度中の新規線源を目指して購入の手続きを進めている。また、画素に依存したノイズの影響を低減するために電動ステージにて試料位置をずらした画像を複数枚撮影するシステムを設計中である。
試料については、強い吸収を得ることができるFe-57富化試料を用いることで測定を短時間で行うことを目指す。

Causes of Carryover

X線カメラとPCを接続するインターフェースとして高速USBボードの購入を検討していたが、ノイズ測定等の低速測定では高速のインターフェースを必要としないため、2022年度の購入を見送った。2023年度に購入するか否かは測定を行いながら検討する。また、情報収集目的で日本物理学会へ参加したが、オンライン開催となり旅費の必要がなかった。