2016 Fiscal Year Annual Research Report
パルス中性子及び高エネルギーX線を用いた鉄鋼文化財の非破壊分析手法の確立
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26702004
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| Research Institution | Tokyo National University of Fine Arts and Music |
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Principal Investigator |
田中 眞奈子 東京藝術大学, 学内共同利用施設等, 講師 (70616375)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 非破壊分析 / 鉄鋼文化財 / パルス中性子 / 高エネルギーX線 / 放射光 / 製作技法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、X線と異なる特性を持つ中性子を用いて鉄鋼文化財を分析し、結果の総合的解析により材質や内部構造を解明すること、そして最終的には鉄鋼文化財の非破壊分析手法を確立することを目的としている。平成28年度も「研究実施計画」に沿って研究を進め、以下のように意義のある成果を得ることが出来た。
（１）JISに規定される炭素量の異なる４つの鉄鋼標準試料のパルス中性子透過法を用いたブラッグエッジ解析を通して、非破壊で炭素量の定量化に成功した。顕微鏡観察やEBSP解析などの破壊分析結果との比較・検証を行い、炭素量や結晶配向性など非破壊でもほぼ同じ情報を得られていることを確認した。（２）昨年に引き続き日本刀の各製作工程を再現した10試料のブラッグエッジ解析を進めた。格子面間隔に焦点をあて、折り返し鍛錬、焼き入れ、焼き戻しなどによる結晶組織の変化と日本刀再現試料の位置との関係性について検証した。格子面間隔の解析により、焼き入れの程度や範囲を非破壊で把握できることがわかってきた。（３）和釘、火縄銃、日本刀断片、自在置物などの実際の鉄鋼文化財のX線と中性子を用いた分析を進めた。SPring-8のBL28B2（200keV）ならびにBL20B2（72keV）の放射光X線を用いたCT測定により、厚みのある鉄鋼文化財の内部構造や微小領域の3次元的観察に成功した。得られた画像のスタックやフィルターの利用により非金属介在物を非破壊で顕微鏡観察と遜色ない程度観察することが出来た。分析方向に制約がある文化財の分析にあたり空間分解能・密度分解能をどうあげるかが今後の課題である。パルス中性子透過法ならびに中性子CTでは結晶組織情報や結晶相に関する情報など、X線と異なる情報を得ることが出来、相補利用の有効性を確認した。（４）本年度の成果は、計12件の国際・国内での発表（うち4件が招待講演）を通して積極的に公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2016年度はSPring-8で2課題（2016B1799「放射光X線CTによる日本刀内部の非金属介在物の観察と製造方法の解明 [連携利用] 、2016B1798「放射光X線CTを用いた非破壊分析による日本の火縄銃内部の非金属介在物の観察 [連携利用] ）、J-PARCで2課題（2016A0267「Nondestructive study of traditional Japanese matchlock gun and sword using pulsed neutron imaging for evaluating crystallographic texture and microstructure and investigating their manufacturing techniques 」、2016B0264 「Nondestructive study of traditional Japanese matchlock guns using energy selective neutron CT to clarify material properties and manufacturing techniques」）の実験を順調に行うことが出来た。放射光X線CTと中性子CT、パルス中性子透過法を相補利用し、得られた結果を比較・検証することで、火縄銃や日本刀などの鉄鋼文化財の材料特性や製造方法などの具体的な情報を得られることがわかってきた。特にSPring-8では分解能や視野サイズの異なる2つのBLで厚さや寸法の異なる様々な鉄鋼文化財のX線CT測定を実施し、内部構造解析に最適な方法を検証してきた。得られた分析結果について刀匠や金工作家などの作り手と議論・検証することで明らかになった知見も多く、本年度も順調に研究を遂行することが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の最終年度である平成29年度も、当初の計画に沿って以下の通り研究を推進していく予定である。
（１）様々な鉄鋼文化財のX線と中性子を用いた分析と結果の比較検証、得られた結果の総合的な解析。これまでの研究成果を踏まえ、本年度は美術館所蔵の貴重な鉄鋼文化財（東京藝術大学大学美術館所蔵 自在蟹香合）の分析を行う予定である。（SPring-8の2017A期課題として採択済み。J-PARCの課題としても2017B期に申請予定。）
（２）これまでパルス中性子透過法を用いて分析を行ってきた標準試料（JISに規定される炭素量の異なる４つの鉄鋼標準試料、日本刀の各製作工程を再現した10試料）の分析結果の詳細の検討、破壊分析結果との比較・検証。
（３）分析データの整理、不足データの収集、国内外の関連分野の研究者との議論（研究会の開催）、報告書の作成を積極的に実施する。
（４）研究成果の積極的な発表を行う。具体的には、「鉄と鋼」、「ISIJ International」、「Journal of Archaeological Science」などへの論文投稿と、国際会議「BUMA（the Beginnings of the Use of Metals and Alloys）Ⅸ」、日本鉄鋼協会大会などでの成果の口頭発表を行う。
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| Causes of Carryover |
試料を分析するための備品購入費（物品費）については、これまでに購入したものを継続利用したり、出来るだけ大学や実験施設などに常備されている備品を用いるよう工夫したため、当初計画より経費の節約が出来た。
また、実験補助のための人件費についても、実験施設（SPring-8やJ-PARC）の方で実験補助のための人員を配置してくれたため、節減することが出来た。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
最終年度である平成29年度の鉄鋼文化財の実験で今年度節約した物品費や人件費を用いる予定である。また、これまで得られた研究成果を報告するための国際的な研究会を9月に開催する予定であり、平成28年度に発生した次年度使用額を、得られた成果の周知・広報や今後の研究の発展のためのディスカッションなどのために有効利用する計画である。
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