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軟X線用の背面反射回折環二次元イメージング機構の開発

公募研究

研究領域3次元半導体検出器で切り拓く新たな量子イメージングの展開
研究課題/領域番号 26109504
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関金沢大学

研究代表者

佐々木 敏彦  金沢大学, 人間科学系, 教授 (40251912)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
2015年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2014年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
キーワード残留応力 / X線回折 / SOI検出器 / デバイリング / 回折環 / 軟X線 / 半価幅
研究実績の概要

SOI技術は半導体,宇宙,分析,医学などのサイエンス分野への展開がなされてきたが,本研究では唯一,工業・産業利用を目指し,具体的には,材料強度評価法として有効なX線応力測定への応用を目標としてきた.現状のX線応力測定は,零次元検出器又は一次元検出器がほぼ100%使用され,デバイリングの一端の回折プロフィルを測定し,その結果をsin2ψ法で応力解析する方法であり,この方法が現在の世界標準となっている.
イメージングプレート(IP)でデバイリング全体を計測して応力測定する方法により,それまでの応力測定に10分~20分程度掛かっていたものが1,2分に短縮された.また,装置の寸法や重量が大幅に小型化できたため現場適用が実現した.
本研究では,工業的に重要な溶接や冷却時の現象などの動的測定,さらには,製造現場でのインライン全数検査などの学術面及び産業基盤への貢献を目標とし,測定のさらなる高速化やリアルタイム化の実現を目指し, SOI検出器INTPIX4を用いた応力測定システムを製作した.これを用いて,まず,硬さ評価が可能なデバイリング上の半価幅(全体の平均)を求め,従来法と比較した.その結果,5ミリ秒でデバイリングが計測でき,それを100個程度積分すると従来と同様な硬さ評価が可能になることを実証できた.続いて,cosα法を適用して応力を求めた結果,X線露光時間が0.4秒(1回20ミリ秒を20枚積分),データ解析時間が1.3秒(画像転送とデータ解析)と,ほぼ2秒以下で応力測定が完結できることを実証した.この応力測定時間は,従来法の約1/600,IP式の1/60であり,世界最高速度である.このように,SOI技術が工学分野で重要な応力測定において画期的な性能を発揮することを示した.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (7件)

  • [学会発表] SOIピクセル検出器による材料評価に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      三井 真吾,新井 康夫,三好 敏喜,西村 龍太郎,佐々木 敏彦
    • 学会等名
      日本材料学会,X線材料強度に関するシンポジウム
    • 発表場所
      エルメ大阪
    • 年月日
      2015-07-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Two-dimensional Diffraction X-ray Measurement with Monolithic SOI Pixel Detector2015

    • 著者名/発表者名
      S. Mitsui, Y. Arai, T. Miyoshi, R. Nishimura and T. Sasaki
    • 学会等名
      17th iWoRiD International Workshop on Radiation Imaging Detectors
    • 発表場所
      DESY Hamburg, Germany
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Two-dimensional Diffraction X-ray Measurement with Monolithic SOI pixel detector2015

    • 著者名/発表者名
      S. Mitsui, Y. Arai, T. Miyoshi, R. Nishimura and T. Sasaki
    • 学会等名
      International Workshop on SOI Pixel Detector (SOIPIX2015)
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Application of SOI Pixel Detector to Stress Analysis and Materials Evaluation for Industrial Use2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki,S. Mitsui, Y. Arai, T. Miyoshi a and R. Nishimur
    • 学会等名
      International Workshop on SOI Pixel Detector (SOIPIX2015)
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 一体型SOIピクセル検出器によるデバイリング計測2015

    • 著者名/発表者名
      三井真吾、三好 敏喜、新井 康夫,佐々木 敏彦
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会・平成27年度第1回 現場指向X線残留応力測定法研究委員会
    • 発表場所
      石川県工業試験場
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 回折X線の二次元イメージングによる工業部品の材料評価2014

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      第3回新学術領域研究会
    • 発表場所
      金沢工業大学(石川県、金沢市)
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 軟X線用の背面反射回折環二次元イメージング機構の開発2014

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      SOI新学術領域研究会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府、吹田市)
    • 年月日
      2014-05-09 – 2014-05-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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