高い空間認識特性を持つ結晶粒・結晶方位の逆極点図イメージング

• 研究課題/領域番号: 16K20876
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 量子ビーム科学; 原子力学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 佐藤 博隆 北海道大学, 工学研究院, 助教 (30610779)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 中性子 / 透過 / イメージング / ブラッグディップ / 結晶粒 / 結晶方位 / 逆極点図 / 結晶 / 小型加速器パルス中性子源

研究成果の概要

ブラッグ散乱（回折）現象を利用した中性子透過イメージング（レントゲン撮影）法による結晶粒毎の結晶方位を可視化する新しい量子ビーム利用マテリアル解析ツールを開発した。開発研究におけるイメージング（可視化）では、電子顕微鏡（SEM-EBSD）や放射光回折イメージングでも用いられている「逆極点図による結晶方位の可視化」を重視しつつ、「結晶粒の3次元結晶方位解析」「結晶粒の3次元形態解析」という当初目的に加え、「結晶粒の中の変化の検出」と「小規模中性子ビーム利用施設での実現」という先進研究を達成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

・多結晶性材料のための中性子透過ブラッグエッジイメージング法の開発に対し、本研究では、単結晶性材料あるいは大きな結晶粒からなる多結晶性材料のための中性子透過ブラッグディップイメージング法を確立した。
・中性子回折法に比べ高い空間認識特性（高空間分解能・広範囲可視化）が期待される。
・電磁鋼板やガスタービンブレードといったエネルギー機器や航空機等に用いられる材料の結晶性評価において、これまで見ることのできなかった材料全体の結晶情報の全体像を画像化する新しい測定技術を開発することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Inverse Pole Figure Mapping of Crystalline Grains by Bragg-dip Neutron Transmission Imaging (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Sato, Y. Shiota, S. Morooka, Y. Todaka, N. Adachi, S. Sadamatsu, K. Oikawa, M. Harada, S. Y. Zhang, Y. H. Su, T. Kamiyama, M. Ohnuma, M. Furusaka, T. Shinohara and Y. Kiyanagi
  • 雑誌名: J-PARC Annual Report 2017 Volume 2: Materials and Life Science Experimental Facility (MLF Annual Report 2017) 巻: J-PARC 18-04 ページ: 8-10
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] High wavelength-resolution Bragg-edge/dip transmission imaging instrument with a supermirror guide-tube coupled to a decoupled thermal-neutron moderator at Hokkaido University Neutron Source (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Sato, T. Sasaki, T. Moriya, H. Ishikawa, T. Kamiyama and M. Furusaka
  • 雑誌名: Physica B: Condensed Matter 巻: 551 ページ: 452-459
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.12.058
  • NAID: 120006940630
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deriving quantitative crystallographic information from the wavelength-resolved neutron transmission analysis performed in imaging mode (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Sato
  • 雑誌名: Journal of Imaging 巻: 4 号: 1 ページ: 7-7
  • DOI: 10.3390/jimaging4010007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] パルス中性子透過ブラッグディップ解析による結晶粒ごとの結晶方位イメージング (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 博隆
  • 雑誌名: 中性子産業利用推進協議会季報「四季」 巻: 38 ページ: 8-9
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Inverse pole figure mapping of bulk crystalline grains in a polycrystalline steel plate by pulsed neutron Bragg-dip transmission imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Sato, Y. Shiota, S. Morooka, Y. Todaka, N. Adachi, S. Sadamatsu, K. Oikawa, M. Harada, S. Y. Zhang, Y. H. Su, T. Kamiyama, M. Ohnuma, M. Furusaka, T. Shinohara and Y. Kiyanagi
  • 雑誌名: Journal of Applied Crystallography 巻: 50 号: 6 ページ: 1601-1610
  • DOI: 10.1107/s1600576717012900
  • NAID: 120006377537
  • 査読あり
• [雑誌論文] 中性子透過ブラッグエッジ法による金属組織情報のイメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤博隆
  • 雑誌名: まてりあ 巻: 55 号: 11 ページ: 532-536
  • DOI: 10.2320/materia.55.532
  • NAID: 130005267590
  • ISSN: 1340-2625, 1884-5843
• [学会発表] 中性子透過ブラッグディッププロファイル解析による結晶粒内の詳細情報のイメージング (2019)
  • 著者名/発表者名: 櫻井洋亮, 佐藤博隆, 加美山隆
  • 学会等名: 日本原子力学会北海道支部第36回研究発表会
• [学会発表] 分光型中性子イメージングによる結晶組織構造情報の広範囲マッピング (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤博隆
  • 学会等名: 日本金属学会「量子ビーム散乱測定による金属組織形成過程のマルチスケール解析研究」第1回若手研究グループ集会
  • 招待講演
• [学会発表] 中性子透過ブラッグエッジ・ディップ解析による結晶・組織情報のイメージング (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤博隆
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会材料の組織と特性部会「量子ビームによる組織解析に基づく力学的機能発現機構の理解」自主フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] Hokkaido University Neutron Source (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Furusaka, M. Ohnuma, T. Kamiyama and H. Sato
  • 学会等名: The 7th Meeting of the Union for Compact Accelerator-driven Neutron Sources (UCANS-VII)
  • 国際学会
• [学会発表] 透過スペクトル解析による結晶組織構造情報の定量的可視化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤博隆
  • 学会等名: 中性子産業利用推進協議会平成28年度非破壊検査・可視化・分析技術研究会
  • 発表場所: エッサム神田ホール（東京都千代田区）
  • 年月日: 2017-02-15
  • 招待講演
• [学会発表] Bragg-edge/dip transmission imaging at accelerator-driven pulsed neutron sources HUNS and J-PARC MLF for engineering materials research (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Sato
  • 学会等名: Special Lecture at Nuclear Systems Division, School of Mechanical Engineering, Pusan National University
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2017-02-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The high wavelength-resolution Bragg-edge transmission imaging instrument at Hokkaido University Neutron Source with a supermirror guide-tube coupled to a decoupled moderator at ambient temperature (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Sato, T. Sasaki, T. Moriya, H. Ishikawa, T. Kamiyama and M. Furusaka
  • 学会等名: International Conference on Neutron Scattering 2017 (ICNS2017)
  • 国際学会
• [学会発表] 中性子透過スペクトル解析によるひずみ・金属組織情報の広範囲イメージング (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 博隆
  • 学会等名: 日本材料学会第331回疲労部門委員会・第185回X線材料強度部門委員会
  • 招待講演
• [学会発表] 小型中性子源HUNSでも出来た結晶相・ひずみ・結晶粒方位イメージング (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 博隆
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会材料の組織と特性部会平成29年度第2回微細構造制御と定量化手法の発展に関する若手フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 中性子イメージングによる鉄鋼材料組織情報の広範囲定量解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 博隆
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会評価・分析・解析部会鉄関連材料のヘテロ構造・組織の解析研究フォーラム「量子ビームを用いた鉄鋼の微視組織と力学的特性評価に関するシンポジウム」
  • 招待講演
• [学会発表] ドーナツ形状の非結合型中性子減速材 (2017)
  • 著者名/発表者名: 守屋孝洋, 佐藤博隆, 古坂道弘
  • 学会等名: 日本中性子科学会第17回年会
• [学会発表] 中性子透過ブラッグイメージングによる結晶組織構造パラメーターの広範囲可視化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤博隆
  • 学会等名: 中性子産業利用推進協議会平成28年度金属組織研究会
  • 発表場所: エッサム神田ホール（東京都千代田区）
  • 年月日: 2016-11-11
  • 招待講演
• [学会発表] Mapping of inverse pole figure of crystalline grains by pulsed neutron transmission (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Sato, Y. Shiota, S. Morooka, Y. Todaka, N. Adachi, S. Sadamatsu, K. Oikawa, M. Harada, S. Zhang, Y. Su, T. Kamiyama, M. Ohnuma, M. Furusaka, T. Shinohara and Y. Kiyanagi
  • 学会等名: 8th International Topical Meeting on Neutron Radiography (ITMNR-8)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2016-09-05
  • 国際学会
• [学会発表] Grain orientation imaging by pulsed neutron transmission measurements (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Sato, Y. Shiota, S. Morooka, Y. Todaka, K. Oikawa, M. Harada, S. Zhang, Y. Su, T. Kamiyama, M. Ohnuma, M. Furusaka, T. Shinohara and Y. Kiyanagi
  • 学会等名: 8th International Workshop on Neutron Wavelength Dependent Imaging (NEUWAVE-8)
  • 発表場所: Abingdon, UK
  • 年月日: 2016-06-13
  • 国際学会