インテグレイテッド・マテリアルズのパルス中性子波長分解型イメージング

集成材料脉冲中子波长分辨成像

基本信息

批准号：
22H01998
负责人：
佐藤博隆
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01998/
关键词：
中性子イメージング複数材料構造ダイナミクス

项目摘要

パルス中性子波長分解型イメージングは超階層的マテリアル解析法であるが、実製品を構成するマテリアルそれぞれの構造とダイナミクスの解析は実現していない。本研究は「複数材料」と「構造だけではなくダイナミクスも」という2つをキーワードに、パルス中性子波長分解型イメージングの発展的研究を行うものである。実験装置（北海道大学大学院工学研究院の電子線形加速器駆動パルス中性子実験施設「HUNS」）の高性能化、多重散乱やバックグラウンドへの対応、ダイナミクス解析を実現するため、実験ならびに解析計算のみならず、粒子輸送計算や機械学習とも連携して研究を進めていく。北海道大学大学院工学研究院の電子線形加速器駆動パルス中性子実験施設「HUNS」の高性能化に関しては、粒子輸送計算により、中性子発生標的-中性子減速体直列配置型中性子源を見い出すことに成功した。これにより、ガンマ線束増加割合以上に中性子束増加割合を増やすことに成功した。中性子透過率スペクトル計算コードで計算した中性子透過率スペクトルを機械学習させることにより、従来よりも簡単に金属材料の結晶組織構造情報イメージングを行うことを可能とした。原子ダイナミクス解析を利用した中性子サーモグラフィの開発については、研究成果をScientific Reports誌に論文掲載することができた。その一方、現在の解析モデルであるデバイモデルでは不十分で、Quasi-harmonic Approximationの導入を進める必要がある可能性を見い出した。含水素物質の解析においては多重散乱やバックグラウンドが問題となるが、多重散乱によるスペクトル形状の変化と、それを考慮した新しいスペクトル解析法を提案することができた。

尽管脉冲中子波长分辨成像是一种超层次的材料分析方法，但还无法分析构成实际产品的每种材料的结构和动力学。该研究围绕“多种材料”和“不仅结构而且动力学”两个关键词，对脉冲中子波长分辨成像进行深入研究。为了提高实验设备（北海道大学工学研究生院电子直线加速器驱动的脉冲中子实验装置“HUNS”）的性能，处理多重散射和背景，实现动力学分析，我们不仅进行我们将继续与粒子输运计算和机器学习合作进行研究。为了提高北海道大学工学研究科电子直线加速器驱动的脉冲中子实验装置“HUNS”的性能，我们通过粒子输运计算成功找到了中子发生靶和中子慢化剂串联排列的中子源。结果，我们成功地使中子通量的增加率超过了伽马射线通量的增加率。通过将机器学习应用于使用中子透射谱计算代码计算出的中子透射谱，我们可以比以前更轻松地对金属材料的晶体结构信息进行成像。关于使用原子动力学分析的中子热成像技术的发展，我们能够在《科学报告》上发表研究成果。另一方面，我们发现目前的分析模型德拜模型是不够的，有必要引入准调和近似。多重散射和背景是含氢物质分析中的问题，但我们能够提出一种新的光谱分析方法，该方法考虑了多重散射引起的光谱形状的变化。