Effects of gauge volume on pseudo-strain induced in strain measurement using time-of-flight neutron diffraction

飛行時間中性子回折法によるひずみ測定におけるPseudo-strainに及ぼす測定体積の影響

鈴木 裕士  ; Harjo, S.   ; 阿部 淳; 徐 平光   ; 相澤 一也  ; 秋田 貢一

Suzuki, Hiroshi; Harjo, S.; Abe, Jun; Xu, P. G.; Aizawa, Kazuya; Akita, Koichi

TOF法による中性子ひずみ測定において、中性子線の減衰や表面効果、ひずみ分布などの影響により発生する見かけのひずみ変化に及ぼす測定体積の影響について、焼鈍し材や塑性曲げ材のひずみ測定により検討した。測定体積内の平均ひずみは回折強度重心位置(ncog)に重みが付くため、測定体積の変化によるncog位置の移動に伴い、その重み付き平均ひずみに見かけの変化を生じることがわかった。一方、試料表面近傍のひずみ測定においては、測定体積が試料に完浴状態にない場合に、表面効果による典型的な見かけのひずみ変化が見られた。また、測定体積が試料に完浴状態にあっても、中性子線の減衰によるncog位置の変化に伴う見かけのひずみ変化が見られ、このひずみ変化は測定体積の増加に伴い大きくなることがわかった。これらの見かけのひずみ変化は、従来のモデルにビーム発散の影響を考慮することにより、正確にシミュレーションすることができた。したがって、TOF工学回折計を用いたひずみ測定シミュレーションにおいては、ビーム発散が重要なパラメータとなり得ることを明らかとした。

Effects of gauge volume on pseudo-strains induced in neutron strain measurements using the time-of-flight neutron diffraction due to influences of the neutron attenuation, the surface-effect and a strain distribution were discussed on strain measurements in an annealed and a bent ferritic steel bars. An average strain in a gauge volume was weighted towards a neutron-weighted center of gravity (ncog) position, and the weighted average strain was apparently changed following change in the ncog position with an increase of the gauge volume. On the other hand, typical pseudo-strains due to the surface-effect were appeared in near-surface strain measurements when a gauge volume is incompletely filled in a sample. Furthermore, a pseudo-strain due to change in the ncog position was observed even when perfectly immersing the gauge volume in a sample, and it was increased with an increase of the gauge volume. These pseudo-strains measured were well simulated by taking into account an incident neutron beam divergence additionally in the conventional model. Therefore, it was clarified that the incident neutron beam divergence must be an important parameter to make a modeling of pseudo-strains induced in the strain measurement using the TOF engineering diffractometer.