| 研究課題/領域番号 |
23K23371
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02103 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分34020:分析化学関連
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
鈴木 宏輔 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (90580506)
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| 研究分担者 |
伊藤 直史 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (20223159)
Varnava Maria 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (40913108)
田代 睦 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 教授 (60447274)
酒井 真理 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (70727338)
櫻井 浩 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80251122)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2023年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 符号化開口 / X線イメージング / コンプトン散乱 / イメージング / X線 / 非破壊測定 / X線イメージンング / 放射光 / イメージング技術 / リチウムイオン電池 / 高エネルギーX線 / M系列 / 後方散乱イメージング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
蓄電デバイスの高性能化は、持続可能な社会の実現に不可欠であるが、蓄電デバイスの高性能化を妨げる要因として、イオン分布の偏りがある 。本研究は、これまで申請者らが開発してき た高エネルギー放射光X線コンプトン散乱法による非破壊定量分析法に符号化開口イメージング技 術を導入することで、実用蓄電デバイス内部の動的な構造変化やイオン分布の偏りを非破壊かつ、高い時間分解能で測定し、イオン分布の偏り を定量的に可視化するとともに、その抑制指針を得ることを目指す。本研究に より符号化開口を用いた高エネルギー放射光X線イメージング分 野を構築し、持続可能な社会の実現を加速化する高性能な蓄電デバイス設計指針を示す。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、高エネルギーX線コンプトン散乱による符号化開口イメージング手法を開発することを目的としている。これまでに、金薄板基板上にM配列規則に基づき、開口を200個程度加工した符号化開口を作製し原理実証実験を行った。実験結果かた、点光源の再構成画像、および、大学のロゴマークの再構成画像を測定し、コンプトン散乱による符号化開口イメージングの可能性を検証した。その中で、得られた画像から空間分解能が100ミクロン程度であったこと、ならびに符号化開口を用いることでピンホールを用いた場合に比べて散乱X線の検出効率が二桁増大することを確認した。また、本測定ではエネルギー弁別機能を有する二次元検出器を使用するため、検出器素子ごとにエネルギースペクトルが得られることから散乱X線のエネルギースペクトルを解析することで元素選別した再構成画像が得られる可能性があることを確認した。
しかしながら、符号化開口を用いて得られる再構成画像はピンホールを用いて得られる測定画像に比べて解像度が劣化していた。そこで、本年度は、この劣化の原因や最適な実験条件を明らかにすることを目的として粒子線挙動シミュレーションソフトPHITSを用いた符号化開口イメージングのシミュレーション環境の構築を行った。
その中で、シミュレーション環境上に実験と同形状の符号化開口を作製し理想的な実験条件の下でX線光子の挙動シミュレーションを行い、多素子検出器上へのエネルギー付与分布の光源粒子数依存性などを得ることができた。今後は、実験とシミュレーションを併用し高効率で高解像度の再構成画像を取得できるイメージングシステムに改良することを考えている。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度、実験を効率的に行うことを目的として放射線挙動シミュレーションソフトPHITSを用いた符号化開口イメージングのシミュレーション研究も併用して開始した。こまれでにシミュレーション環境上に実験を再現するジオメトリを構築できており、今後様々な条件下でシミュレーションを行うことで効率的に研究を進めることができると考えている。以上のことから研究の進捗状況は、おおむね順調に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度において、実験とシミュレーションを併用する環境が整った。両研究を効率的に組み合わせて進めることで高エネルギーX線コンプトン散乱を用いた符号化開口イメージング手法の開発を進展させていきたいと考えている。
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