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2012 年度 実績報告書

「パルス中性子による物質材料および空間場の組織構造・物理量イメージング」

研究課題

研究課題/領域番号 23226018
研究機関北海道大学

研究代表者

鬼柳 善明  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80002202)

研究分担者 古坂 道弘  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60156966)
宇野 彰二  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (70183019)
持木 幸一  東京都市大学, 工学部, 教授 (80107549)
篠原 武尚  独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター, 研究副主幹 (90425629)
研究期間 (年度) 2011-05-31 – 2016-03-31
キーワード放射線 / イメージング / 材料組織構造評価 / 磁場イメージング / 中性子 / 画像検出器
研究概要

ブラッグエッジ透過スペクトル解析コード「RITS」の高度化(特に結晶構造解析・結晶相解析)および、これを応用した工学材料研究としてHigh Pressure Torsion 加工材、鉄鋼材料、日本刀の結晶組織構造情報のイメージング研究を行った。共鳴解析の定量化に向け、J-PARC/MLF/BL10の共鳴領域の中性子放出時間分布を再現する関数をシミュレーション計算と実験により導出した。また、その関数を実装した共鳴解析コードで共鳴吸収ピークの解析を行い、高精度で核種量を推定できることを確認した。小角散乱に関して、マルチピンホールパターンを最適化する手法開発とモンテカルロ法による検証を行った。これにより、装置性能を下げることなくマルチピンホールSANSパターンの制御が可能となった。また、関連実験を行いSANSパターンの分離を試みた。
磁気イメージングでは測定システムを組み上げ、コイル磁場について測定を行い、磁場強度およびベクトル磁場の導出に成功した。この値は他の手法で得られた値とほぼ一致しており、非接触の磁場測定法として、精度の検証ができた。
水素吸蔵合金の中性子透過率を測定し、水素吸蔵量の増加にともない低エネルギー領域における全断面積の顕著な増加が観察された。合金内水素拡散等のダイナミクスを定性・定量的に評価が可能な事が示唆された。
GEM型中性子検出器開発について、データ収集用電子回路基板の試作を行った。高密度実装された特殊用途集積回路を完成させる上で重要な知見を得た。真空管式中性子イメージインテンシファイアを購入し、ASTMインジケータを用いた特性試験を行った。これによりγバーストを使ったイメージングおよびエネルギー選別した中性子イメージングが可能であることを確認した。高速度カメラの性能試験を行い、その結果から画像積算が可能であることが分かった。

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

ブラッグエッジ解析コードの高度化と応用研究を行った。共鳴定量解析のための関数導出、および核種量推定を行った。小角散乱イメージングでは、ピンホールパターンの検討を行った。磁気イメージングでは、装置整備と磁場ベクトル定量化法のための試験を進めた。検出器関連では各機器製作、購入、性能評価が進められた。概ね計画通りに進展している。

今後の研究の推進方策

これまで概ね計画通りに研究が進展している。平成25年度の研究はこれまでの成果をベースに計画を立て進めていく予定である。各々の研究技術全般で、これまでに準備してきた機器の利用と検証、新技術への取り組みを行う。具体的には、非対称ひずみに関するブラッグエッジCTへの取り組み、モデル化した共鳴解析関数の実証研究、中性子偏極度を低下させることなく試料空間に輸送するための磁場環境整備と空間磁場測定高精度化、GEM検出器おける特殊用途集積回路の完成などが挙げられる。また、応用研究についてもさらに研究解析を進めていく予定である。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Upgrade of Bragg edge analysis techniques of the RITS code for crystalline structural information imaging2013

    • 著者名/発表者名
      H. Sato
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ lattice strain mapping during tensile loading using the neutron transmission and diffraction methods2012

    • 著者名/発表者名
      K. Iwase
    • 雑誌名

      Journal of Applied Crystallography

      巻: 45 ページ: 113-118

    • DOI

      10.1107/S0021889812000076

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neutronic studies on a pulsed thermal neutron source based on the Be(p,n) reaction by using a compact proton accelerator2012

    • 著者名/発表者名
      H.Hasemi
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 26 ページ: 88-96

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2012.03.013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] パルス中性子源を用いた新しいイメージング -ブラッグエッジ透過分光法による結晶組織構造情報のイメージング-2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤博隆
    • 雑誌名

      日本アイソトープ協会誌『RADIOISOTOPES』

      巻: 61巻8号 ページ: 449-462

    • 査読あり
  • [学会発表] Neutronic studies on a pulsed thermal/epithermal neutron source for imaging by a compact accelerator

    • 著者名/発表者名
      H.Hasemi
    • 学会等名
      7th International Topical Meeting on Neutron Radiography (ITMNR-7)
    • 発表場所
      Confederation Place Hotel (Kingston, Canada)
  • [学会発表] Crystal Structural Information of a Polycrystalline Welded Niobium Plate Using Pulsed Neutron Transmission Spectroscopy

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Nanaumi
    • 学会等名
      7th International Topical Meeting on Neutron Radiography (ITMNR-7)
    • 発表場所
      Confederation Place Hotel (Kingston, Canada)
  • [学会発表] Upgrade of Bragg Edge Analysis Techniques of the RITS Code for Crystalline Structural Information Imaging

    • 著者名/発表者名
      H. Sato
    • 学会等名
      7th International Topical Meeting on Neutron Radiography (ITMNR-7)
    • 発表場所
      Confederation Place Hotel (Kingston, Canada)
  • [学会発表] Development of quantitative magnetic field imaging using time-of-flight neutron polarization analysis

    • 著者名/発表者名
      T. Shinohara
    • 学会等名
      9th International workshop on Polarised Neutrons in Condensed Matter Investigations (PNCMI2012)
    • 発表場所
      Jean Monnet center (Paris, France)
  • [学会発表] Magnetic imaging by polarized pulsed neutron

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Negishi
    • 学会等名
      Union for Compact Accelerator-driven Neutron Sources (UCANS-III)
    • 発表場所
      Bizkaia Aretoa Sala Arriaga (Bilbao, Spain)
  • [学会発表] Pulsed neutron transmission imaging of hydrogen states in cement pastes

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kino
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012(IUMRS-ICEM2012)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama (Yokohama, japan)
  • [学会発表] Quantitative Imaging of Magnetic Fields inside Fe Based Soft Magnetic Sheet using Polarized Pulsed Neutrons

    • 著者名/発表者名
      Takenao Shinohara
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012(IUMRS-ICEM2012)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama (Yokohama, japan)
  • [学会発表] Micro-structural physical information imaging in a real space of material by using pulsed neutrons

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Kiyanagi
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012(IUMRS-ICEM2012)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama (Yokohama, japan)
    • 招待講演
  • [学会発表] Bragg-edge analysis of quenched steel rods by pulsed neutron transmission measurement

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kamiyama
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012(IUMRS-ICEM2012)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama (Yokohama, japan)
  • [学会発表] Quantitative evaluation of nuclide density distribution in a substance using the neutron resonance absorption spectroscopy at J-PARC/MLF/BL10

    • 著者名/発表者名
      H. Hasemi
    • 学会等名
      The 12th Korea-Japan Meeting on Neutron Science
    • 発表場所
      Ryukus University (Okinawa, Japan)
  • [学会発表] 定量的な共鳴吸収解析のためのJ-PARC MLF BL10のパルス関数の導出

    • 著者名/発表者名
      長谷美宏幸
    • 学会等名
      日本中性子科学会第12回年会
    • 発表場所
      京都大学 吉田キャンパス百周年時計台記念館(京都府京都市)
  • [学会発表] ブラッグエッジイメージングによるマルテンサイト相の結晶格子面間隔解析

    • 著者名/発表者名
      佐藤友哉
    • 学会等名
      日本中性子科学会第12回年会
    • 発表場所
      京都大学 吉田キャンパス百周年時計台記念館(京都府京都市)
  • [学会発表] 北大LINACにおける偏極パルス中性子を用いた空間磁場の観察

    • 著者名/発表者名
      根岸智哉
    • 学会等名
      日本中性子科学会第12回年会
    • 発表場所
      京都大学 吉田キャンパス百周年時計台記念館(京都府京都市)
  • [学会発表] ブラッグエッジイメージング解析によるTRIP鋼の組織因子評価

    • 著者名/発表者名
      塩田佳徳
    • 学会等名
      日本中性子科学会第12回年会
    • 発表場所
      京都大学 吉田キャンパス百周年時計台記念館(京都府京都市)
  • [学会発表] J-PARCパルス関数を組み込んだ共鳴解析コードによる核種定量分析

    • 著者名/発表者名
      長谷美宏幸
    • 学会等名
      日本原子力学会北海道支部会第30回研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
  • [学会発表] 北大中性子源における偏極磁気イメージング

    • 著者名/発表者名
      根岸智哉
    • 学会等名
      日本原子力学会北海道支部会第30回研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
  • [学会発表] パルス中性子透過分光法を利用した高配向性金属の結晶組織解析

    • 著者名/発表者名
      七海達哉
    • 学会等名
      日本原子力学会北海道支部会第30回研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
  • [学会発表] 中性子共鳴吸収イメージングの定量化に関する研究

    • 著者名/発表者名
      長谷美宏幸
    • 学会等名
      中性子イメージング専門研究会
    • 発表場所
      京都大学原子炉実験所(大阪府熊取町)
  • [学会発表] 北大中性子源HUNSを用いた磁場イメージング手法の開発

    • 著者名/発表者名
      根岸智哉
    • 学会等名
      中性子イメージング専門研究会
    • 発表場所
      京都大学原子炉実験所(大阪府熊取町)
  • [学会発表] 加速器中性子技術の高度化による工学材料研究の新展開

    • 著者名/発表者名
      佐藤博隆
    • 学会等名
      第2回西川シンポジウム「若手研究者の夢が拓く物質科学のフロンティア」
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 招待講演
  • [学会発表] High Pressure Torsion 加工材の中性子ブラッグイメージング

    • 著者名/発表者名
      佐藤博隆
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第165回春季講演大会
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都足立区)
  • [学会発表] パルス中性子透過法による水素吸蔵合金の水素量の違いによる中性子全断面積の変化

    • 著者名/発表者名
      櫻井貴浩
    • 学会等名
      日本原子力学会2013年春の年会
    • 発表場所
      近畿大学東大阪キャンパス(大阪府東大阪市)

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公開日: 2014-07-24  

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