| 研究課題/領域番号 |
18K18944
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
奥田 浩司 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50214060)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| キーワード | 散乱トモグラフィー / 複合材料 / 放射光 / 異方性散乱回折 / ピンクビーム |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は3次元ナノ構造分布を持つ材料の機能を非破壊で評価する有力な方法であると期待される異方性小角散乱高度に対するトモグラフィー法を実現するの障害である測定データ量（測定時間）と解析における計算コストの爆発的増加という問題を解決するための解決策を計測法、解析法の両面から試みることにある。
本年度は前年度に課題として浮上した強い吸収がある金属材料での等方性ベクトルトモグラフ解析の規格化に必須であるスカラートモグラフの安定的な計測と定量化を実現するとともに、等方性ベクトルトモグラフを多層アルミニウム合金試料に適用し、散乱体である析出物の分布状態を試料の２次元断面内の計算結果を占めhした。ナノ析出物であるGPゾーンが空間的に分布を持つ試料について、AlおほびAlZn合金からなる多層材の金属部分の組成分布を表す吸収像と析出物量分布を表す散乱積分強度像の良好な対応関係が確認できた。今年度に解析結果が実証できた等方性ベクトルトモグラフィーの計測条件についてテンソル性の計測データを同時に取得してその計測条件、さらに今年度実現のベクトルトモグラフィー計測システムでのテンソルトモグラフへの拡張可能性の検討を目的としてBragg回折の同時取得を試行し、本研究計画で想定している条件の一つであるピンクビーム利用による回折条件緩和を利用した結晶方位推定のためのデータ取得がベクトルトモグラフィー計測と同期して可能であることの確認がとれた。今年度はピンクビームによるBraggピーク検出に関して粗結晶試料を利用した検討を行った。強い異方性を持つ散乱体のトモグラフ計測のモデルケースとして弱い異方性をもつ散乱体のトモグラフ計測に投棄してBraggピーク計測を行い、結晶方位と散乱強度の相関解析を進めた。
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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
昨年度判明したデータ取得時の安定性の問題については、計測系の改良により、連続計測中の信号強度の安定性が確保されるようになり、散乱強度トモグラフィーの評価のに必要な透過率分布補正の定量化、安定化が従来条件（本研究会指示のデータ取得速度）においては実現された。この方法の適用により、散乱強度から得られる構造パラメータの一つである積分強度の分布としてのトモグラフィー像を形成し、同時測定により得られている吸収トモグラフィー像と比較した結果、一次元走査小角散乱測定による予備評価から得られていた平均足趾気分布の評価結果からの予想とよく整合する２次元像であることが確認できた。散乱プロファイルから得られるパラ目０他のうちボクセルに対するデータの加算性を持つスカラーの構造パラメータについては再構成像の計算は良好な結果が得られ、投稿路運分にまとまった。よりS/N対する計算結果の劣化が顕著に表れる一次元散乱プロがいるのボクセル帰属計算に合ついては散乱コントラストの強い試料については現在取りまとめにかかっている状況であるが、異方性散乱への拡張について標準計測として必要とされる散乱条件数を実現するための計測時間短縮化のため、データ間引きと短時間計測の再構成に与える影響を検討するための基本データの取得を行った。前年度に十分なデータ取得ができなかったピンクビームでのデータ取得については、等方性散乱を与える資料による散乱トモグラフ計測と同時に回折ピークを２次元計測器によって同時同期測定をおこない、データの相関関係を検討した。ピンクビームによる回折データの同時取得については高角検出器のカバー範囲が限られ、試料回転に伴う回折斑点の位置変化が限られた結晶方位の結晶粒に限定されるものの、４００回折のスポットのトレースが得られ、現在その対応関係の検証を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度に異方性計測の一つのアプローチとして計画していたピンクビームによる散乱と回折の同時測定法については等方性散乱トモグラフィーと同時に計測した解析スポットの追跡の検討を行い、現在波長分布のお影響による異方性の平均化効果の程度についての検討を行っているが、対照実験として必要な単色ビームによる異方性散乱の完全分解の評価に必要な単色３軸高速スキャン計測がビームタイム配分の関係で未着手であるため、次年度行う予定でいる。放射光においてそのために必要な高輝度高強度ビームラインでのビームタイムを確保でき、当該ビームラインでの計測を前提とした装置改造、システム設計を進めているものの、現時点でCOVID19のために放射光の共同利用実験が停止状態にあり、再開時期が全く見通せない状態にある。そのため、当面の対応策としてこの計測の準備と予備測定などを進めるとともにピンクビームによる結晶方位解析との同時計測、方位分割効率化の検討と並行して、放射光閉鎖が長引いた場合に備え、代替手法検討として場合によっては検討対象とする予定であった長波長域バンド測定の可能性について計算による検討を進める予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
執行予定実験のうち、成果発表や次年度実験のための調査旅費、次年度に向けた装置試作などの一部がCOVID１９の影響で延期となった関係で執行が次年度繰り越しとなった。
放射光実験は現在共同利用停止中であり、その状況を見ながら実験再開またはSimulationへの部分的な移行を行う予定であり、いずれの方向でキャッチアップするかは夏前までには状況を見て判断したいと考えている。
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