共鳴中性子を利用した新しい定量的材料イメージング法の開発

使用共振中子开发一种新的定量材料成像方法

• 批准号: 14J00871
• 负责人: 長谷美 宏幸
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J00871/
• 关键词: 中性子; イメージング; 共鳴吸収; 粉末; 加速器

加速器パルス中性子源を利用した革新技術であるパルス中性子イメージングの一種として中性子共鳴吸収分光法（N-RAS）を利用したイメージング手法が存在する。N-RASによって観測される共鳴吸収ピークを解析することで物質中の核種（同位体）の情報や原子振動などのダイナミクスの情報を非破壊・非接触で取得することができる。試料が粉末である場合、共鳴吸収ピークはその粒子サイズ分布によって変化するため、本研究ではN-RASを用いて粉末試料のサイズ分布や充填率を定量的に評価し、最終的にはイメージングを行うことを目指している。本年度は様々な粒度分布を有する粉末試料の共鳴吸収ピークの測定を行い、系統的な実験データの取得及び解析を進め、N-RASによる粒子情報取得の性能の評価を行った。試料として平均粒子径が5 μm、53 μm、150 μmの3種類のタングステン粉末を用意し、北海道大学の45 MeV電子線形加速器施設にあるパルス熱中性子源において中性子透過率を測定した。また、解析には粉末の粒度分布の情報が必要であるため、レーザー回折法によりこれを取得した。取得した共鳴スペクトルの解析には共鳴解析コードREFITを用い、試料の原子数密度分析を実施した。その結果、5 μm、53 μmのタングステン粉末に関しては、フィッティングによりその原子数密度を3%以内の精度で求めることに成功した。150 μmの試料に関してはフィッティングがうまくいかなかったものの、解析手法の問題ではなく試料内部のタングステン粉末の不均一性が原因であると考えられる。N-RASによって、数 μm程度の微細な粉末から数10 μm程度の粉末までその粒子情報を得ることが可能であることが示された。

作为脉冲中子成像的一种，有一种使用中子共振吸收光谱（N-RAS）的成像方法，这是一种使用加速器脉冲中子源的创新技术。通过分析N-RAS观测到的共振吸收峰，可以以非破坏性、非接触的方式获取材料中的核素（同位素）以及原子振动等动力学信息。当样品为粉末时，共振吸收峰根据其粒度分布而变化，因此，在本研究中，我们使用N-RAS来定量评估粉末样品的粒度分布和填充率，并最终实现成像目的。这样做。今年，我们测量了不同粒径分布的粉末样品的共振吸收峰，对实验数据进行了系统的采集和分析，并对N-RAS颗粒信息采集的性能进行了评估。准备平均粒径为5μm、53μm、150μm的3种钨粉作为样品，在北海道大学45MeV电子直线加速器设施中使用脉冲热中子源测定中子透过率。此外，由于分析需要粉末粒度分布的信息，因此这是使用激光衍射获得的。使用共振分析代码REFIT对所获得的共振光谱进行分析，并对样品进行原子序数密度分析。结果，我们成功地通过拟合确定了 5 μm 和 53 μm 钨粉的原子序数密度，精度在 3% 以内。虽然150μm样品的拟合不成功，但这被认为是由于样品内部钨粉的不均匀性，而不是分析方法的问题。结果表明，使用N-RAS可以从几微米到几十微米的细粉中获得颗粒信息。

项目成果

Quantitative nuclide imaging by neutron resonance transmission method at HUNS

HUNS 中子共振传输法定量核素成像

• 发表时间: 2014
• 作者: H.Hasemi; T. Kai; M. Harada; T. Shinohara; K. Kino; H. Sato; M. Ooi; M. Segawa; T. Kamiyama; Y. Kiyanagi
• 通讯作者: Y. Kiyanagi

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