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2013 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
研究機関名古屋大学

研究代表者

鬼柳 善明  名古屋大学, 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, その他部局等, 研究員 (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法では、鉄鋼材のマルテンサイトを、格子面間隔に分布があるとして評価し、鉄の硬さ分布と分散幅に相関があり、分散幅の変曲点が焼き入れ厚さと一致するという新しい結果を得た。日本刀の焼入れ部分も特定することができた。また、ひずみ情報CTのために、新概念CT画像再構成アルゴリズムを中性子回折法用国際標準試料「VAMAS」に適用し、軸対称のひずみの断層分布を再構成することに成功した。共鳴吸収法では、J-PARCのパルス関数を共鳴解析コードREFITに実装し、スペクトルの解析が可能となった。
水素吸蔵合金内に吸蔵された水素の挙動を明らかにするために、水素吸蔵前(0H/M)、水素化物相(0.6H/M,1.6H/M)の3試料について透過測定を行い、合金内の水素吸蔵量が増すにつれて、長波長領域で全断面積値が顕著に増加することが分かった。透過スペクトルの傾きは水素の非干渉性非弾性散乱と吸収の断面積に起因し、傾きの違いから水素吸蔵量の増加と共に合金内の水素の拡散状態が異なることが示された。
磁場イメージングでは、中性子スピンの量子化軸を3次元的に制御することにより、観測対象の磁場の方向を検出する「磁場ベクトル解析」に関する試験を本格的に開始した。磁気シールドを導入することにより、環境磁場を地磁場の1/100程度まで低減させることができ、スピン量子化軸の高精度な制御が可能になった。有限要素法による磁場計算と偏極度シミュレーションを開始し、実験結果から求められた磁場ベクトルの定量性に関する検証を進めた。
検出器開発では、中性子イメージインテンシファイアと高速カメラを組み合わせて10μsの高時間分解能で画像を積算収集して連続的に記録していくシステムを開発した。GEM検出器については、さらに高速な読み出しを達成するための検出器躯体と読み出し基板の開発を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究は順調に進捗しており、新しい知見も得られている。特に、焼入れ鉄のマルテンサイト相の解析手法の開発では、格子面間隔に分布があると仮定して、新たに開発を進めることによって、従来の解析では格子面間隔が異常に大きかったという問題を解決できただけでなく、分布の半値幅がビッカース硬さと相関があるということを非常にクリアーに示すことができた。今後の材料評価における大きな貢献が期待できる。また、テンソル量であるためにCTが非常に難しい歪について、軸対称の標準試料ではあるがCTに成功したことは、もう一つの大きな開発成果である。
磁場イメージング、検出器開発などの上記以外の研究テーマについても着実に成果が出ており、総体的には予想以上の成果がでていると考えられる。

今後の研究の推進方策

平成26年度は、以下に述べるように、これまでの研究を継続発展させるとともに位相コントラスト法について試験研究を行う。
構造情報イメージングとして、これまで進めてきた、ブラッグエッジイメージングに関して、ひずみ分布のCT化に関して非軸対称分布への拡張、強加工材や文化財への応用、小角散乱法の開発などを継続して行う。共鳴イメージングは定量測定法の確立のための実証実験などを進める。
磁気イメージングは3次元分布の再構築に主眼を置いて解析手法の開発を進める、また、位相コントラスト法について試験研究を開始する。
含水素物質に関する研究では、水素貯蔵合金に関する測定結果についてさらに解析を進めるとともに、応用分野の拡大を検討する。
検出器開発では、GEM型検出器については、これまで購入したパーツを組み合わせ信号の確認等を行う。また、検出効率の向上を目指して、ボロン付多孔コンバータータイプの性能を評価する。カメラ型については、高速度カメラの3種のスピードに対応した画角変更システムを製作し、カメラ特性を評価するとともに飛行時間測定を行う。

  • 研究成果

    (50件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (41件) (うち招待講演 8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Performance of the Bragg-edge transmission imaging at a compact accelerator-driven pulsed neutron source2014

    • 著者名/発表者名
      H. Sato, Y. Shiota, T. Kamiyama, M. Ohnuma, M. Furusaka and Y. Kiyanagi
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 60 ページ: 254-263

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2014.11.035

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantitative evaluation of nuclide density distribution in a substance by neutron resonance absorption transmission method2014

    • 著者名/発表者名
      H. Hasemi, M. Harada, T. Kai, H. Sato, M. Segawa, T. Shinohara, K. Kino, T. Kamiyama, Y. Kiyanagi
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preliminary experiment of magnetic imaging using polarized pulsed neutrons at HUNS2014

    • 著者名/発表者名
      T. Negishi, T. Shinohara, H. Sato, H. Hasemi, T. Kamiyama, Y. Kiyanagi
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Energy Selective Neutron Imaging2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kiyanagi, H. Sato, Y. Shiota, T. Kamiyama, K. Iwase, S. Uno
    • 雑誌名

      Jounal of Physical Society of Japan

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radiographic and Tomographic Neutron Bragg Imaging for Quantitative Visualization of Wide Area Crystalline Structural Information2014

    • 著者名/発表者名
      H. Sato, Y. Shiota, Y. Todaka, T. Shinohara, T. Kamiyama, M. Ohnuma, M. Furusaka and Y. Kiyanagi
    • 雑誌名

      Mat. Sci. Forum

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Present Status of Research on Pulsed Neutron Imaging in Japan2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kiyanagi,T. Shinohara, T. Kai, T. Kamiyama, H. Sato, K. Kino, K. Aizawa, M. Arai, M. Harada, K. Sakai, K. Oikawa, M. Ooi, F. Maekawa, H. Iikura, T. Sakai, M. Matsubayashi, M. Segawa, M. Kureta
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 43 ページ: 92,99

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2013.03.012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Crystallographic Structure of a Japanese Sword by the Pulsed Neutron Transmission Method2013

    • 著者名/発表者名
      K. Kino, N. Ayukawa, Y. Kiyanagi, T. Uchida, S. Uno, F. Grazzi, A. Scherilloc
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 43 ページ: 360,364

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2013.03.043

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Studies on a pulsed thermal/epithermal neutron source with a compact accelerator for neutron imaging2013

    • 著者名/発表者名
      H. Hasemi, T. Kamiyama, Y. Kiyanagi
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 43 ページ: 86,91

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2013.03.011

    • 査読あり
  • [学会発表] Non-destructive Measurement of Microstructural Factor of Japanese Sword by using Neutron Transmission Spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiota, T. Sato, H. Hasemi, A. S. Tremsin, T. Kamiyama and Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      The international conference on “the Beginnings of the Use of Metals and Alloys” (BUMA VIII)
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      20130911-20130913
  • [学会発表] Application of a pulsed neutron transmission method to a cultural heritage study2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kiyanagi, N. Ayukawa, Y.Shiota,K.Kino,T. Sato, H. Sato, T. Kamiyama, F. GrazziI, S. Antonella, S. Uno, A Tremusin
    • 学会等名
      1st International Conference on Neutron Imaging and Neutron Methods in Archaeology and Cultural Heritage Research (NINMACH2013)
    • 発表場所
      Garching, Germany
    • 年月日
      20130909-20130912
  • [学会発表] An imaging technique to enhance cadmium in oil paints as a demonstration of element selective neutron imaging2013

    • 著者名/発表者名
      T.Kai, Y. Kiyanagi, E. Furuta
    • 学会等名
      1st International Conference on Neutron Imaging and Neutron Methods in Archaeology and Cultural Heritage Research (NINMACH2013)
    • 発表場所
      Garching, Germany
    • 年月日
      20130909-20130912
  • [学会発表] Pulsed neutron imaging using 2-dimensional position sensitive detector2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kiyanagi, T. Kamiyama, K. Kino, H. Sato, S. Sato and S.Uno
    • 学会等名
      IWORID(The International Workshops on Radiation Imaging Detectors)
    • 発表場所
      Paris,France
    • 年月日
      20130623-20130627
  • [学会発表] 中性子ビームを用いた新しいイメージング手法の開発と今後の展望2013

    • 著者名/発表者名
      篠原武尚,新井正敏,佐藤博隆,加美山隆,鬼柳善明
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第69回学術講演会
    • 発表場所
      吹田市、大阪府
    • 年月日
      20130520-20130522
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent progress of pulsed neutron imaging using accelerator driven neutron sources in Japan2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      5th NEUtron WAVElength Dependent Imaging Workshop (NEUWAVE-5)
    • 発表場所
      Lund, Sweden
    • 年月日
      20130421-20130424
  • [学会発表] Development of a new high-frame-rate camera for pulsed neutron transmission spectroscopic radiography2013

    • 著者名/発表者名
      K.Mochiki
    • 学会等名
      5th NEUtron WAVElength Dependent Imaging Workshop (NEUWAVE-5)
    • 発表場所
      Lund, Sweden
    • 年月日
      20130421-20130424
  • [学会発表] Characterization of vacuum-tube type neutron image intensifiers with 10B or Gd film input window2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kamiyama, H. Ishikawa, H. Ueno and Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      5th NEUtron WAVElength Dependent Imaging Workshop (NEUWAVE-5)
    • 発表場所
      Lund, Sweden
    • 年月日
      20130421-20130424
  • [学会発表] Measurement of the pulse function of J-PARC/MLF/BL10 for the quantitative neutron resonance absorption imaging2013

    • 著者名/発表者名
      H. Hasemi, M. Harada, T. Kai, H. Sato, M. Segawa, T. Shinohara, K. Kino, T. Kamiyama, Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      5th NEUtron WAVElength Dependent Imaging Workshop (NEUWAVE-5)
    • 発表場所
      Lund, Sweden
    • 年月日
      20130421-20130424
  • [学会発表] Preliminary Measurements for Discussions on Time Interval of the Neutron Resonance Thermometry2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kai, H. Hasemi, H. Kagawa, H. Oshita, S. Uno, T. Kamiyama, T. Shinohara, M. Ooi, M. Harada, K. Oikawa, Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      5th NEUtron WAVElength Dependent Imaging Workshop (NEUWAVE-5)
    • 発表場所
      Lund, Sweden
    • 年月日
      20130421-20130424
  • [学会発表] Technical Development Status of Radiographic and Tomographic Neutron Bragg Imaging in Japan

    • 著者名/発表者名
      H. Sato
    • 学会等名
      5th NEUtron WAVElength Dependent Imaging Workshop (NEUWAVE-5) Satellite Meeting on 3D Neutron Diffraction Imaging
    • 発表場所
      Lund, Sweden
  • [学会発表] Recent progress of pulsed neutron imaging using accelerator driven neutron sources in Japan

    • 著者名/発表者名
      Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      International Conference on Neutron Scattering (ICNS2013)
    • 発表場所
      Edinburgh, UK
  • [学会発表] Microstructural factor mapping by neutron transmission Bragg-edge analysis for TRIP-aided multi-phase steel during non-uniform deformation

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiota, H. Sato, S. Harjo, K. Iwase, H. Hasemi, T. Kamiyama, Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      International Conference on Neutron Scattering (ICNS2013)
    • 発表場所
      Edinburgh, UK
  • [学会発表] Quantitative evaluation of nuclide distribution for two-dimensional imaging by neutron resonance absorption transmission method at the NOBORU in J-PARC/MLF

    • 著者名/発表者名
      H. Hasemi, M. Harada, T. Kai, H. Sato, M. Segawa, T. Shinohara, K. Kino, T. Kamiyama, Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      International Conference on Neutron Scattering (ICNS2013)
    • 発表場所
      Edinburgh, UK
  • [学会発表] Magnetic field imaging using polarized pulsed neutrons at the compact neutron source HUNS

    • 著者名/発表者名
      N. Wada, T. Negishi, T. Shinohara, H. Hasemi, T. Kamiyama, Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      International Conference on Neutron Scattering (ICNS2013)
    • 発表場所
      Edinburgh, UK
  • [学会発表] Study of the time-of-flight neutron image intensifier system under intense pulsed neutron beam in J-PARC

    • 著者名/発表者名
      T. Kamiyama, H. Ueno and Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      International Conference on Neutron Scattering (ICNS2013)
    • 発表場所
      Edinburgh, UK
  • [学会発表] Development of Energy Selective Neutron Imaging

    • 著者名/発表者名
      Y Kiyanagi
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference 2013
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 招待講演
  • [学会発表] Performance of Bragg-edge Transmission Imaging at Compact Accelerator-driven Pulsed Neutron Sources

    • 著者名/発表者名
      H. Sato, Y. Shiota, T. Kamiyama, M. Ohnuma, M. Furusaka and Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      The 4th Meeting of the Union for Compact Accelerator-Driven Neutron Sources (UCANS-IV)
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
  • [学会発表] Quantitative evaluation of nuclide density distribution in a substance by neutron resonance absorption transmission method

    • 著者名/発表者名
      H. Hasemi, M. Harada, T. Kai, H. Sato, M. Segawa, T. Shinohara, K. Kino, T. Kamiyama, Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      The 4th Meeting of the Union for Compact Accelerator-Driven Neutron Sources (UCANS-IV)
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
  • [学会発表] Analysis of Crystal Lattice Plane Spacing in Martensitic Phase by Bragg Edge Imaging

    • 著者名/発表者名
      T. Sato, H. Sato, Y. Shiota, T. Kamiyama, M. Ohnuma and Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      The 4th Meeting of the Union for Compact Accelerator-Driven Neutron Sources (UCANS-IV)
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
  • [学会発表] Imaging of crystalline structural information of Japanese swords by pulsed neutron transmission spectroscopy

    • 著者名/発表者名
      S. Nagashima, Y. Shiota, H. Sato, T. Kamiyama, M. Ohnuma and Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      The 4th Meeting of the Union for Compact Accelerator-Driven Neutron Sources (UCANS-IV)
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
  • [学会発表] Simulation study of polarization analysis system for magnetic field imaging experiment at HUNS

    • 著者名/発表者名
      N. Wada, T. Shinohara, T. Negishi, H. Sato, H. Hasemi, Y. Shiota, K. Sato, T. Kamiyama, M. Ohnuma, Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      The 4th Meeting of the Union for Compact Accelerator-Driven Neutron Sources (UCANS-IV)
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
  • [学会発表] Study on temperature dependence of a peak width of resonance absorption cross section

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka, H. Hasemi, K. Kino, T. Kamiyama, Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      The 4th Meeting of the Union for Compact Accelerator-Driven Neutron Sources (UCANS-IV)
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
  • [学会発表] Development of High-Frame-Rate Camera for Pulsed Neutron Transmission Imaging

    • 著者名/発表者名
      K. Mochiki, T. Kamiyama, Y. Kiyanagi
    • 学会等名
      The 2013 IEEE Nuclear Science Symposium(IEEE NSS)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
  • [学会発表] ブラッグエッジイメージングを利用した複相鋼の観測

    • 著者名/発表者名
      塩田佳徳,佐藤友哉,長谷美宏幸,佐藤博隆,鬼柳善明
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会I型研究会「コンパクト中性子源を利用した新組織解析法Feasibility Study」
    • 発表場所
      札幌市、北海道
  • [学会発表] 回折結晶学的中性子イメージング技術の日本および世界における最近の動向

    • 著者名/発表者名
      佐藤博隆
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会I型研究会「コンパクト中性子源を利用した新組織解析法Feasibility Study」
    • 発表場所
      札幌市、北海道
  • [学会発表] 材料評価のための中性子透過イメージング

    • 著者名/発表者名
      鬼柳善明
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所 第125回講演会
    • 発表場所
      仙台市、宮城県
    • 招待講演
  • [学会発表] 中性子透過法による材料結晶組織イメージング

    • 著者名/発表者名
      鬼柳善明
    • 学会等名
      科学技術交流財団研究会
    • 発表場所
      名古屋市、愛知県
    • 招待講演
  • [学会発表] 中性子を用いた磁場のイメージング

    • 著者名/発表者名
      篠原武尚
    • 学会等名
      科学技術交流財団研究会
    • 発表場所
      名古屋市、愛知県
    • 招待講演
  • [学会発表] 中性子透過ブラッグエッジ法による2D/3Dひずみイメージング

    • 著者名/発表者名
      佐藤博隆
    • 学会等名
      日本材料学会第171回X線材料強度部門委員会
    • 発表場所
      札幌市、北海道
    • 招待講演
  • [学会発表] ブラッグエッジ解析による金属組織の評価

    • 著者名/発表者名
      塩田佳徳
    • 学会等名
      平成25年度金属組織研究会
    • 発表場所
      新宿区、東京都
    • 招待講演
  • [学会発表] 中性子ブラッグエッジ解析による金属組織の評価

    • 著者名/発表者名
      塩田佳徳
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会材料特性制御のための微細構造評価解析・フォーラムH25年度第一回研究会
    • 発表場所
      世田谷区、東京都
    • 招待講演
  • [学会発表] 中性子共鳴吸収分光法による定量的核種イメージング手法の開発

    • 著者名/発表者名
      長谷美宏幸, 甲斐哲也, 篠原武尚, 原田正英, 木野幸一, 大井元貴, 佐藤博隆, 瀬川麻里子, 加美山隆, 鬼柳善明
    • 学会等名
      平成25年度中性子イメージング専門研究会
    • 発表場所
      熊取町、大阪府
  • [学会発表] パルス中性子透過分光法の日本刀への応用

    • 著者名/発表者名
      長嶋翔大, 塩田佳徳, 佐藤博隆, 加美山隆, 大沼正人, 鬼柳善明
    • 学会等名
      平成25年度中性子イメージング専門研究会
    • 発表場所
      熊取町、大阪府
  • [学会発表] J-PARC中性子源特性試験装置(NOBORU)における共鳴領域中性子パルス関数の測定

    • 著者名/発表者名
      長谷美宏幸, 甲斐哲也, 篠原武尚, 原田正英, 木野幸一, 大井元貴, 佐藤博隆, 瀬川麻里子, 加美山隆, 鬼柳善明
    • 学会等名
      日本中性子科学会第13回年会
    • 発表場所
      柏市、千葉県
  • [学会発表] 北大中性子源における偏極パルス中性子を用いた空間磁場の定量評価

    • 著者名/発表者名
      和田直大,篠原武尚,佐藤博隆,加美山隆,大沼正人,鬼柳善明
    • 学会等名
      日本中性子科学会第13回年会
    • 発表場所
      柏市、千葉県
  • [学会発表] パルス中性子透過分光撮像のための高速度カメラの開発

    • 著者名/発表者名
      森川孝司,石塚健,持木幸一,鬼柳善明
    • 学会等名
      日本中性子科学会第13回年会
    • 発表場所
      柏市、千葉県
  • [学会発表] 中性子透過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分布の解析

    • 著者名/発表者名
      佐藤友哉, 塩田佳徳, 佐藤博隆, 加美山隆, 大沼正人, 鬼柳善明
    • 学会等名
      日本原子力学会北海道支部第31回研究発表会
    • 発表場所
      札幌市、北海道
  • [学会発表] パルス中性子透過法による焼き入れ鉄の結晶組織構造解析

    • 著者名/発表者名
      佐藤友哉, 塩田佳徳, 佐藤博隆, 加美山隆, 大沼正人, 鬼柳善明
    • 学会等名
      平成25年度日本金属学会・日本鉄鋼協会両北海道支部合同冬季講演大会
    • 発表場所
      札幌市、北海道
  • [学会発表] J-PARCイメージング装置の概要と建設状況

    • 著者名/発表者名
      鬼柳善明
    • 学会等名
      日本原子力学会2014年春の年会
    • 発表場所
      世田谷区、東京都
  • [学会発表] 真空管式中性子イメージインテンシファイア検出器の大口径化

    • 著者名/発表者名
      加美山隆、塩田佳徳、 持木幸一、鬼柳善明
    • 学会等名
      日本原子力学会2014年春の年会
    • 発表場所
      世田谷区、東京都
  • [備考] 「パルス中性子による物質材料および空間場の組織構造・物質量イメージング」のホームページ

    • URL

      http://toybox.qe.eng.hokudai.ac.jp/kakenhi_S/index.html

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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