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2018 年度 実績報告書

原子核乾板による宇宙線ミューオントモグラフィ技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H03470
研究機関名古屋大学

研究代表者

森島 邦博  名古屋大学, 高等研究院(未来材料・システム), 特任助教 (30377915)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード宇宙線 / 原子核乾板 / イメージング / エマルション / ミューオン / トモグラフィ / ピラミッド / 可視化
研究実績の概要

宇宙線ラジオグラフィは、宇宙線中に含まれる素粒子ミューオンが持つ極めて高い透過力を用いる事でX線では観測が出来ない巨大構造物(ピラミッド、原子炉、火山、建築物など)の内部を非破壊で可視化する技術であり、申請者らは写真フィルム型検出器「原子核乾板」による宇宙線ミューオンラジオグラフィ技術の開発を推進してきた。これまでに、2015年には福島第一原子力発電所2号機の内部状況の初めての可視化、2017年11月には、エジプトのクフ王のピラミッド内部に存在する未知の巨大空間の発見、などの成果を挙げている。本研究では、原子核乾板を用いて観測対象物の周囲または内部の複数地点からの同時観測により観測対象内部の3次元密度分布の可視化を可能とする「宇宙線ミューオントモグラフィ」の実現を目指す。
本年度は、検出器開発として、位置と角度の両面から高い精度が得られる両面塗布ガラス乾板の開発として異なる厚さの基材を用いた試験を開始した。また、実データ取得のためにエジプトのクフ王のピラミッド内部、イタリアのナポリの地下遺跡およびホンジュラスのコパン遺跡において複数地点でのデータ取得を実施し、一部の遺跡ではLiDAR等で取得された3次元形状データを解析に用いる方法についての検討を始めた。取得したデータの再構成については、遺跡だけではなく人工構造物も対象として、原子核乾板で検出した宇宙線ミューオンの飛跡情報を活用する3次元化再構成アルゴリズムの開発を進めた。

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

本研究では、原子核乾板の高精度化とそれを用いた大面積検出器としてのシステム開発、およびその3次元再構成手法の開発を行う。本年度は、原子核乾板の高度化として、ガラス両面塗布乾板の異なる厚さの基材による試験を開始した。この開発により、高い角度精度および位置精度での3次元再構成が可能となる。異なる複数の検出器間の相互位置関係を求めるために、3次元測量(LiDARによる3次元スキャニング)を検出器設置後の現場で実施する手法の検討を行い、ホンジュラスのコパン遺跡において取得されたデータの分析を始めた。この手法により、例えば、遺跡の内部形状が正確に図面化されていない場合でも設置した2つの検出器間の距離と遺跡全体の中における設置位置情報の高精度化が期待出来る。検出した宇宙線ミューオンの再構成技術については、本年度および昨年度までに取得したクフ王のピラミッド内部の観測データを基にした開発を進めている。また、橋梁の内部など人口構造物の内部を高精度に3次元可視化することを目的とした技術開発を進めている。

今後の研究の推進方策

本年度の研究開発方針を継続する。現在開発している厚型のガラス両面塗布型の高精度原子核乾板に加えて、異なる厚さのCOP(シクロオリフェンポリマー)基材を用いた原子核乾板の試験を進める事で、高い角度分解能の原子核乾板を用いた再構成技術の開発を進める。現在進めている遺跡調査(エジプトのクフ王のピラミッド、イタリアのナポリの地下遺跡、ホンジュラスのコパン遺跡)から得られた実データと対応するシミュレーションを融合した技術開発を進める。特に、観測現場で取得した3次元データを活用する事で高精度化を実現しつつ大面積検出器として機能するシステム開発を進める。さらに、既知の構造を対象とする事で測定データの精度実証および再構成手法の開発を行うことを目的として、名古屋大学の施設「NuBridge」(実際に使用されていた橋梁が移設された施設)における観測試験を検討している。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 4件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] カイロ大学/考古省(エジプト)

    • 国名
      エジプト
    • 外国機関名
      カイロ大学/考古省
  • [国際共同研究] HIP Institute/CEA(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      HIP Institute/CEA
  • [国際共同研究] ナポリ大学(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      ナポリ大学
  • [国際共同研究] ホンジュラス国立人類学歴史研究所(ホンジュラス)

    • 国名
      ホンジュラス
    • 外国機関名
      ホンジュラス国立人類学歴史研究所
  • [学会発表] エマルションチェンバーを用いた宇宙線の地上観測(3)2019

    • 著者名/発表者名
      北川暢子, 森島邦博, 西尾晃, 久野光慧, 眞部祐太, 干潟紘太郎
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
  • [学会発表] 両面塗布ガラス乾板を用いたスペクトロメーターによる荷電粒子の運動量測定2019

    • 著者名/発表者名
      眞部祐太, 森島邦博, 西尾晃, 久野光慧, 北川暢子, 干潟紘太郎
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
  • [学会発表] 原子核乾板を用いた透過型ミューオンラジオグラフィによる浜岡原子力発電所2号機格納容器下部の観測(その8)2019

    • 著者名/発表者名
      森島邦博, 中村光廣, 北川暢子, 西尾晃, 久野光慧, 眞部祐太, 辻建二, 大山正孝
    • 学会等名
      日本原子力学会 2019年春の年会
  • [学会発表] ガラス支持体を用いた位置精度向上型原子核乾板の開発2019

    • 著者名/発表者名
      眞部祐太, 森島邦博, 北川暢子, 西尾晃, 久野光慧
    • 学会等名
      第33回固体飛跡検出器研究会
  • [学会発表] ソンマ・ヴェスヴィア―ナ遺跡における宇宙線イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      森島邦博, 川本悠紀子, 北川暢子, 西尾晃, 久野光慧, 眞部祐太
    • 学会等名
      研究発表会 「火山噴火罹災地の文化・自然環境復元 –2017/2018-」
  • [学会発表] Muon measurement by on-ground emulsion detectors2019

    • 著者名/発表者名
      K.Morishima
    • 学会等名
      Workshop for Atmospheric Neutrino Production in the MeV to PeV range
    • 国際学会
  • [学会発表] ガラス支持体を用いた位置精度向上型原子核乾板の開発と実用化2018

    • 著者名/発表者名
      眞部祐太, 森島邦博, 北川暢子, 西尾晃, 久野光慧
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
  • [学会発表] 長期間特性に優れた新型原子核乾板の開発とその実用2018

    • 著者名/発表者名
      西尾晃, 森島邦博, 久野光慧, 眞部祐太, 北川暢子, 桑原謙一, 吉田哲夫
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
  • [学会発表] 原子核乾板のよる宇宙線ミューオンらジオグラフィの現状・課題・展望2018

    • 著者名/発表者名
      森島邦博, 西尾晃, 久野光慧, 眞部祐太, 北川暢子
    • 学会等名
      日本写真学会 2018年度年次大会
  • [学会発表] 刃状転移を導入した沃臭化銀結晶を有する原子核乾板の検討2018

    • 著者名/発表者名
      西尾晃, 森島邦博, 久野光慧, 眞部祐太, 北川暢子, 桑原謙一, 吉田哲夫
    • 学会等名
      日本写真学会 2018年度年次大会
  • [学会発表] 原子核乾板検出器性能向上のための支持体探索2018

    • 著者名/発表者名
      眞部祐太, 森島邦博, 北川暢子, 西尾晃, 久野光慧
    • 学会等名
      日本写真学会 2018年度年次大会
  • [学会発表] 長期間特性に優れた新型原子核乾板の開発とその実用化2018

    • 著者名/発表者名
      西尾晃, 森島邦博, 桑原謙一, 吉田哲夫, 久野光慧, 眞部祐太, 北川暢子
    • 学会等名
      画像関連学会連合会 第5回秋季大会
  • [学会発表] 原子核乾板を用いた宇宙線イメージングのためのミューオンフラックス測定2018

    • 著者名/発表者名
      干潟紘太郎, 森島邦博, 西尾晃
    • 学会等名
      画像関連学会連合会 第5回秋季大会
  • [学会発表] 原子核乾板を用いた透過型ミューオンラジオグラフィによる浜岡原子力発電所2号機格納容器下部の観測(その7)2018

    • 著者名/発表者名
      森島邦博, 中村光廣, 北川暢子, 西尾晃, 久野光慧, 眞部祐太, 辻建二, 大山正孝
    • 学会等名
      日本原子力学会 2018年秋の大会
  • [学会発表] SCAN PYRAMID Muography Project2018

    • 著者名/発表者名
      K.Morishima
    • 学会等名
      Muographers2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ミューオン透過法による透視技術、ピラミッドなど 考古学遺跡調査への適用2018

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 学会等名
      研究会「ミューオンによる非破壊分析の可能性」
  • [学会発表] Muon Radiography in the Egyptian Pyramids2018

    • 著者名/発表者名
      K.Morishima
    • 学会等名
      The Workshop on Radiation Monitoring for the International Space Station(WRMISS)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 宇宙線観測によるクフ王ピラミッド内部の巨大空間の発見2018

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 学会等名
      基研研究会「素粒子物理学の進展2018」
    • 招待講演
  • [学会発表] Observation of Cosmic-Ray Muons in Egyptian Pyramids with Nuclear Emulsion and Discovery of New Void in Khufu's Pyramid2018

    • 著者名/発表者名
      K.Morishima
    • 学会等名
      ISVHECRI 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 宇宙線イメージングによるクフ王のピラミッド内部における新空間の発見と広がる応用2018

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 学会等名
      日本熱物性シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 宇宙線ミューオンによる大型構造物の非破壊イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 学会等名
      第17回放射線プロセスシンポジウム
    • 招待講演
  • [備考] 宇宙線ミューオンラジオグラフィ

    • URL

      http://flab.phys.nagoya-u.ac.jp/2011/appli/muon/

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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