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論文

Effect of upstream beam collimation on neutron phase imaging with a Talbot-Lau interferometer at the RADEN beam line in J-PARC

關 義親; 篠原 武尚; 上野 若菜; Parker, J. D.*; 松本 吉弘*

Physica B; Condensed Matter, 551, p.512 - 516, 2018/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:63.1(Physics, Condensed Matter)

3枚の格子からなる中性子タルボ・ロー干渉計は高機能なイメージング装置であり、通常の吸収コントラスト像に加えて、微分位相コントラスト像とビジビリティコントラスト像も同時に取得することができる。我々はJ-PARC MLF RADENビームラインにおいて波長分解型のタルボ・ロー干渉計の開発を進めている。干渉パターンの波長分解解析を行うことで、白色ビーム測定で生じていた色収差による系統誤差を排除するとともに、より定量的な情報を引き出すことが可能になる。この波長分解測定・解析法を前提として、RADENビームラインの波長スペクトルに最適化した干渉計の設計(中心波長・格子周期・格子間距離)を決定した。

論文

Experimental evaluation of neutron absorption grating fabricated by oblique evaporation of gadolinium for phase imaging

關 義親; 篠原 武尚; 上野 若菜; Parker, J. D.*; 佐本 哲雄*; 矢代 航*; 百生 敦*

Physics Procedia, 88, p.217 - 223, 2017/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:0.61

Talbot-Lau interferometry with three gratings is a powerful imaging method which produces a radiography image, a differential phase imaging, and a visibility contrast image at one measurement. We develop a new neutron Talbot-Lau interferometer at "RADEN" beam line on the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) in Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). Since the alignment condition of Talbot-Lau interferometer allows use of several wavelengths at the same setup of gratings, we can carry out wavelength-resolved phase contrast imaging with time-of-flight measurement. This method utilizes intensive beam of spallation neutron source with avoidance of chromatic aberration at the sample, and gives more detailed sample information depending on wavelength. We have successfully performed Talbot-Lau imaging for several types of metal rods with wavelengths of 2.5, 5.0 and 7.5 A.

口頭

Development of pulsed neutron imaging techniques at RADEN

篠原 武尚; 甲斐 哲也; 及川 健一; 中谷 健; 廣井 孝介; Su, Y.; 林田 洋寿*; Parker, J. D.*; 松本 吉弘*; Zhang, S.*; et al.

no journal, , 

パルス中性子イメージング専用装置「螺鈿」がJ-PARCの物質生命科学実験施設(MLF)に建設され、本格的なパルス中性子ビームの特徴を活かしたイメージング技術の開発が進められている。パルス中性子を利用したエネルギー分析型中性子イメージング技術は世界的にも注目されている技術であり、特に「螺鈿」においては偏極中性子を利用した磁気イメージング法の開発が進められている。また、近年、開発が始まった干渉計を応用した位相イメージング技術についてもパルス中性子への適用が検討されている。本発表ではこれらの新しい技術の開発状況について報告する。

口頭

RADENにおけるパルス中性子位相イメージング開発

關 義親; 篠原 武尚; 上野 若菜; Seeghilaridjani, M.*; 加藤 秀実*; 佐本 哲雄*; 矢代 航*; 百生 敦*

no journal, , 

3枚の回折格子からなるTalbot-Lau干渉計を用いたイメージング法では、サンプルによって引き起こされる波動の微小な変化をモアレ縞から読み解く。特にモアレ縞の位相変化からは、サンプルを弱位相物体とみなしたときの微分位相情報が得られ、従来の吸収コントラスト像では識別が困難であった構造も明瞭に可視化することができる。われわれはJ-PARC物質・生命科学実験施設BL22に設置されたエネルギー分析型イメージング装置RADENにおいてTalbot-Lau干渉計を利用した中性子イメージング法の高度化を進めている。パルスビームで波長分解測定を行うと、サンプルでの色収差に起因する位相誤差を回避しつつ積分強度が利用できるので、連続ビームの場合と比較して位相決定精度の向上が図れる。さらに、位相シフトの波長依存性に着目した解析を行うと、大きな位相変化に対しても2$$pi$$の不定性なく一意にシフト量を決定できるため、測定レンジが拡大される。また、偏極ビームを用いると、磁場有感型のTalbot-Lau干渉イメージングも可能になる。これまでに視野2 cm角の干渉計を開発し、金属ロッド等をテストサンプルとして波長分解型および偏極型位相イメージングの実証実験を行った。

口頭

Gd基金属ガラスを用いた中性子位相イメージング用吸収格子の製作

上野 若菜; 篠原 武尚; 關 義親; 甲斐 哲也; Parker, J. D.*; Sadeghilaridjani, M.*; 加藤 秀実*; 矢代 航*; 百生 敦*

no journal, , 

3枚の回折および吸収格子から構成されるTalbot-Lau干渉計を用いた中性子位相イメージングでは、物質透過後の中性子の位相変化を利用し、従来の吸収コントラストと比較して高感度なイメージングが可能となるが、その撮像サイズや画質は、吸収格子の面積、および格子の製作精度により制限される。本研究では、中性子吸収断面積が極めて大きいGdを主成分とする金属ガラスのインプリント技術と、その型になるSiウエハの微細加工とを組み合わせて、干渉計に使用する吸収格子を製作した。インプリント技術では、型の形状がそのままガラスに転写されるため、その製作精度が重要である。また、上質な画像を得るための格子の周期と高さはミクロンオーダーでかつ高アスペクト比である。そこで型は、フォトリソグラフィおよびシリコン深堀エッチング(Deep-RIE)により製作した。今回、中性子吸収格子として、2cm角の周期9$$mu$$m、高さ30$$mu$$mのGd基金属ガラス格子を製作したので報告する。

口頭

エネルギー分析型中性子イメージング装置「螺鈿」の現状

篠原 武尚; 甲斐 哲也; 及川 健一; 中谷 健; 瀬川 麻里子; 廣井 孝介; Su, Y.; 上野 若菜; 關 義親; 林田 洋寿*; et al.

no journal, , 

J-PARC物質・生命科学実験施設のBL22に設置されたエネルギー分析型中性子イメージング装置「螺鈿」は、短パルス中性子の特徴を高度に活用した本格的なエネルギー分析型中性子イメージング実験である、ブラッグエッジ・共鳴吸収・偏極中性子イメージングが可能な世界最初のパルス中性子イメージング専用装置であり、2015年度の共用運転開始以降、国内外のユーザーにより利用されている。これまでの成果として、in situでのブラッグエッジ測定、実用産業機器の模擬試験体を用いた稼働状態での観察等の利用がなされている。本発表では、これまでの螺鈿の利用状況ならびに現在進められている装置の高度化、手法開発研究の状況について報告する。

口頭

Present status of the energy-resolved neutron imaging system, RADEN, in J-PARC

篠原 武尚; 甲斐 哲也; 及川 健一; 廣井 孝介; Su, Y.; 瀬川 麻里子; 中谷 健; 林田 洋寿*; 松本 吉弘*; Parker, J. D.*; et al.

no journal, , 

The Energy-Resolved Neutron Imaging System, RADEN, in the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of J-PARC has been open for general users from JFY 2015. The RADEN instrument group is continuing the development on both energy-resolved neutron imaging, i.e. Bragg edge, resonance absorption, and polarized pulsed neutron imaging, and conventional neutron imaging techniques so as to fully utilize the short-pulsed neutron beam of the MLF. In this presentation, we will report the present status of RADEN along with recent results of both the technical development and application studies regarding energy-resolved neutron imaging techniques conducted at RADEN.

口頭

Neutron Talbot-Lau interferometry at pulsed neutron imaging system "RADEN" in J-PARC

關 義親; 篠原 武尚; 上野 若菜; Parker, J. D.*; 矢代 航*; 百生 敦*

no journal, , 

We develop new measurement and analysis methods for neutron Talbot-Lau interferometry at "RADEN" in J-PARC MLF by mainly utilizing property of pulsed beams for precise and efficient imaging. As high-precision processing technique for grating fabrication, imprinting method of metallic glass was adopted, and achieved an analyzer grating which works in the wide wavelength range. These techniques will also promote the widespread use of Talbot-Lau interferometry even at compact neutron sources.

口頭

Talbot-Lau干渉計を用いたパルス中性子干渉イメージング

關 義親; 篠原 武尚; 上野 若菜; Parker, J. D.*; 松本 吉弘*; 佐本 哲雄*

no journal, , 

3枚の格子からなるTalbot-Lau干渉計を用いたイメージングでは、サンプルによって引き起こされる中性子波の吸収・屈折・(小角)散乱の効果を、干渉縞の平均強度・位相・ビジビリティーの変化からそれぞれ可視化することができる。われわれはJ-PARC物質・生命科学実験施設BL22に設置されているエネルギー分析型イメージング装置RADENにおいて、パルスビームと偏極ビーム利用を中心とした中性子Talbot-Lau干渉イメージング技術の開発を進めている。大強度パルスビームで波長分解測定を行うと、位相変化の波長分散を抑えた高統計・高コントラストの微分位相イメージを得ることができる。ビジビリティー変化の波長依存性は、小角散乱をもたらす微小構造の空間スケールに対応しているため、異なる相関距離の構造情報を同時に取得できる。また、偏極ビームを適用すると磁気ポテンシャル有感型の位相イメージングを行うことができる。さらに、干渉計に用いるビームの空間コヒーレンスを通常より高めると、サンプル透過後のエネルギー変化をイメージングできる可能性がある。本講演では、これまでに行った金属標準試料や電磁鋼板を対象とした原理実証実験について報告し、今後の開発計画を述べる。

口頭

エネルギー分析型中性子イメージング装置RADENの現状

篠原 武尚; 甲斐 哲也; 及川 健一; 瀬川 麻里子; 中谷 健; 廣井 孝介; Su, Y.; 林田 洋寿*; 松本 吉弘*; Parker, J. D.*; et al.

no journal, , 

J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)のBL22に設置されたエネルギー分析型中性子イメージング装置「螺鈿」(RADEN)は、MW級のパルス中性子実験施設に建設された世界最初のイメージング実験装置であり、短パルス中性子の特徴を高度に活用した本格的なエネルギー分析型中性子イメージング実験(ブラッグエッジ・共鳴吸収・偏極中性子イメージング)が実施可能である。本装置は2015年度の共用運転開始以降、国内外のユーザーによる本格的な実験成果が出つつある状況であり、また、並行してパルス中性子イメージング手法開発が装置グループを中心に継続して進められている。本発表では、これまでの螺鈿の利用状況ならびに現在進められている手法開発、応用研究の最新の状況について報告する。

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