| 研究課題/領域番号 |
23K23376
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02108 (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 | 大阪公立大学 |
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研究代表者 |
辻 幸一 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30241566)
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| 研究分担者 |
林 和則 京都大学, 国際高等教育院, 教授 (50346102)
有吉 欽吾 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80381979)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2023年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2022年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
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| キーワード | 元素イメージング / 内部解析 / 蛍光X線分析 / オペランド計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
固液界面で生じる電気化学反応などの現象を解明するには、広い視野を迅速に元素イメージングする手法が有効である。このために蛍光X線分析法に注目し、X線光学素子を含めたX線要素技術の開発や情報処理技術を取り入れた迅速で高空間分解能な蛍光X線元素イメージング法の開発を目指す。特に、溶液中に置かれた固体試料に対して固液界面をまたぐ任意の断面で元素分布を可視化する技術を確立し、電気化学反応のオペランド計測に適用することで、リチウムイオン電池の飛躍的な性能の向上、低炭素社会の実現に貢献することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
固液界面で生じる電気化学反応などの現象を解明するには、広い視野を迅速に元素イメージングする手法が有効である。このために蛍光X線分析法に注目し、X線光学素子を含めたX線要素技術の開発や情報処理技術を取り入れた迅速で高空間分解能な蛍光X線元素イメージング法の開発を目指した。まず、蛍光X線元素イメージング装置については、これまでの知見を活かしてダブルスリットを用いてシート状のX線ビームを作製し、試料に照射できるように改良を行った。既存のX線CCDカメラを用いて、１つ１つのピクセルにおいてシングル・フォトン・カウンティング解析することで元素分布像を得ることに成功した。一次X線ビームを試料内部に照射することで、試料深さ方向における元素分布像を取得できることを確認した。空間分解能の向上が課題の１つであることが明らかとなった。並行して、電気化学セルの試作に取り組んだ。セル内で発生した蛍光X線の信号をX線カメラで計測するために、特にX線窓材の最適化と電気化学反応の制御に取り組んだ。電界液の漏れなどに対策に時間を要した。加えて、蛍光X線の強度分布像の超解像解析について共同研究者と議論した。圧縮センシングの技術を利用することで、元素分布像の改質に取り組んだ。その他の関連の研究成果として、X線ビーム径の評価に関して数学的に考察し、評価方法を提案できた。ベイズ推定を利用した蛍光X線スペクトル予測に関して考察し、短時間での蛍光X線分析法についても研究を進めることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
蛍光X線イメージング法の確立と電気化学セルの開発は予定通り、順調に進んでいる。関連の研究としてX線ビーム径の評価方法、蛍光X線スペクトルの予測についても研究を進めることができた。蛍光X線分析のその場解析を実現するために、電気化学セルの窓材や部品の密着性などを改良する必要があることが判明した。様々な材料を試しており、次年度早々に解決できる見込みである。情報処理技術についても打ち合わせを行い、研究の見通しがついた。
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| 今後の研究の推進方策 |
X線CCDカメラを用いた全視野型の蛍光元素イメージングについては、次年度も継続する。加えて、研究室で保有する共焦点型微小部蛍光X線分析装置にも、電気化学セルを適用し、高い空間分解能で元素分布を得ていく。さらに、情報科学の手法を取り入れて、X線分析との融合を図っていく。
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