| 研究課題/領域番号 |
19K12641
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分80040:量子ビーム科学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
佐藤 博隆 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30610779)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 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 / パルス冷中性子 / エネルギー分析型中性子イメージング / バルクサーモグラフィ / 透過 / 加速器 / 冷中性子 / ダイナミクス / 原子変位パラメーター / ブラッグエッジ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では中性子透過分光法を利用した高汎用性物体内部サーモグラフィの基盤技術開発を行う。中性子と物質の相互作用の内、ブラッグ散乱と熱散漫散乱について解析することで、これまでの温度測定技術では困難であった測定対象の内部の温度の空間分布の可視化を目指す。これにより、構造材料やエネルギー機器の熱プロセスの改善に資することを目指す。また、小型加速器駆動中性子ビーム利用施設での手法確立により、広範な分野に普及可能な新しい中性子応用技術の確立を目指す。
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| 研究成果の概要 |
波長分解型中性子イメージングは中性子透過率あるいは全断面積の波長依存性を解析することにより、物質の結晶構造といった微視的な構造情報を実空間でイメージングする手法である。本研究では、これまでの干渉性弾性散乱ではなく、熱散漫散乱（非弾性散乱）を解析することにより、物質の微視的なダイナミクス情報を温度に換算することで、中性子ビームを用いた物体内部の温度の実空間分布を非破壊・非接触で可視化する新しい技術を開発した。このために、新しい全断面積モデル関数の開発やモデル関数フィッティング法の開発などを行った。その結果、鉄鋼材料のバルク温度を10 K以下の正確度でイメージングすることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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。
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