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岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 上野 孝太*; 片岡 美波*; 栗原 諒*; 徐 平光; 大竹 淑恵*
ISIJ International, 62(5), p.1013 - 1022, 2022/05
被引用回数：3 パーセンタイル：23.47(Metallurgy & Metallurgical Engineering)Neutron diffraction is a powerful non-destructive method for evaluating the microscopic structure and internal stress of metal plates as a bulk average. Precise neutron diffraction measurements with a high intensity neutron beam have already been carried out at large-scale neutron facilities. However, it is not easy to provide users with enough experimental opportunities. We are working on upgrading the neutron diffractometer with techniques of time-of-flight to enable stress measurements at RIKEN accelerator-driven compact neutron source (RANS). To improve neutron diffraction resolution, delayed neutrons, which expand neutron beam pulse width, should be suppressed. However, it is difficult to separate the delayed neutrons experimentally. In this study, a new analysis method has been proposed to deconvolute the diffraction peak from the delayed neutron component. Moreover, a new collimator system, called decoupled collimator system, has been developed to reduce the number of delayed neutrons. The diffraction patterns from a powder sample of pure body-centered cubic iron were measured with the decoupled collimator and the diffraction peak of {211} reflection was analyzed by the new analysis method using a model function of a single exponential decay function convoluted with a Gaussian function. By this method, the decoupled collimator system has been confirmed to achieve a smaller measurement limit of lattice strain 
than a small-aperture polyethylene collimator system and a non-collimator system. The currently available was 6.7
10
, this means that the internal stress up to 130 MPa can be well evaluated for steel materials with a Young's modulus of 200 GPa at RANS.
徐 平光; 高村 正人*; 岩本 ちひろ*; 箱山 智之*; 大竹 淑恵*; 鈴木 裕士
Isotope News, (774), p.7 - 10, 2021/04
近年、地球温暖化対策として、自動車などの軽量化に求められている中、高張力鋼板の成形性向上は重要な開発課題となっている。破断まで優れた伸び特性を持たせた高張力鋼板の開発には、オーステナイト組織の相分率と各構成相の集合組織を正しく制御することは極めて重要である。透過能に優れた中性子回折法は、鋼材内部の結晶情報をバルク平均で得られる特徴を持つことから、相分率と集合組織を測定する上で有力な手段である。しかし、現状では中性子回折測定が可能な中性子源は、研究用原子炉や大型加速器施設などの大型実験施設に限られ、これらは共用施設のため利用者が頻繁に測定する機会を得ることは困難である。そこで、理化学研究所では、大学や企業の研究室、工場などの現場で手軽に使える小型中性子源として「理研小型加速器中性子源RANS」を構築し、日本原子力研究開発機構と協力しながら鋼材特性の分析技術に関する一連の研究開発を進めてきた。本解説論文では、大型実験施設と比べるとビーム強度の低い小型加速器中性子源を用いて実施した、中性子回折法による相分率と集合組織測定に関する共同研究成果と、今後の展望を紹介する。
Pb近藤 壮雄*; 宇都宮 弘章*; Goriely, S.*; 岩本 ちひろ*; 秋宗 秀俊*; 山形 民穂*; 豊川 弘之*; 原田 秀郎; 北谷 文人; Lui, Y.-W.*; et al.
Nuclear Data Sheets, 119, p.310 - 313, 2014/05
被引用回数：2 パーセンタイル：18.15(Physics, Nuclear)Using linearly-polarized laser-Compton scattering 
-rays, partial E1 and M1 photoneutron cross sections along with total cross sections were determined for Pb at four energies near threshold by measuring anisotropies in photoneutron emission. Separately, total photoneutron cross sections were measured for Pb with a high-efficiency 4
neutron detector. The partial cross section measurement provides direct evidence for the presence of pygmy dipole resonance (PDR) in Pb near the neutron threshold. The strength of PDR amounts to 0.32% - 0.42% of the Thomas-Reiche-Kuhn sum rule. Several 
units of B(M1)
strength were observed in Pb just above neutron threshold, which correspond to M1 cross sections less than 10% of the total photoneutron cross sections.
,n) and (n,)reactions宇都宮 弘章*; Goriely, S.*; 近藤 壮雄*; 岩本 ちひろ*; 秋宗 秀俊*; 山県 民穂*; 豊川 弘之*; 原田 秀郎; 北谷 文人; Lui, Y.-W.*; et al.
Physical Review C, 88(1), p.015805_1 - 015805_6, 2013/07
被引用回数：87 パーセンタイル：96.76(Physics, Nuclear)Photoneutron cross sections were measured for 
Mo,
Mo,
Mo, 
Mo,
Mo, and 
Mo near the neutron threshold with quasi-monochromatic laser-Compton scattering -rays. The photoneutron data were analyzed with the Skyrme Hartree-Fock-Bogoliubov (HFB) plus quasiparticle random phase approximation (QRPA) model and the axially-symmetric-deformed Gogny HFB plus QRPA model of E1 -ray strength. Combining the -ray strength function constrained by the present photoneutron data with either the nuclear resonance fluorescence data or the updated Oslo data to supplement the data below the neutron threshold, a thorough analysis of the reverse (n,) cross sections is made whenever measurements are available. The Oslo data and the corresponding uncertainties are updated based on the latest results of the s-wave neutron spacing and the average radiative width determined in particular for Mo.
-ray strength function method; A Way from photoneutron emission to radiative neutron capture宇都宮 弘章*; 秋宗 秀俊*; 山県 民穂*; 岩本 ちひろ*; Goriely, S.*; Daoutidis, I.*; 豊川 弘之*; 原田 秀郎; 北谷 文人; 岩本 信之; et al.
Proceedings of 14th International Symposium on Capture -Ray Spectroscopy and Related Topics, p.505 - 514, 2013/05
Radiative neutron capture cross section are of direct relevance for the synthesis of heavy elements referred to as the s-process and the r-process in nuclear astrophysics and constitute basic data in the field of nuclear engineering. The surrogate reaction technique is in active use to indirectly determine radiative neutron capture cross sections for unstable nuclei. We have devised an indirect method alternative to the surrogate reaction technique on the basis of the -ray strength function (-SF), a nuclear statistical quantity that interconnects photoneutron emission and radiative neutron capture in Hauser-Feshbach model calculation. The primary strength of the -SF is low-energy E1 strength in the tail of GDR. We outline the -SF method and show application of the method to Zr, Pd and Sn isotopes. In the application of the -SF method, it is important to use -SF, which incorporates extra strengths of PDR and/or M1 resonance emerging around neutron threshold.
近藤 壮雄*; 宇都宮 弘章*; Goriely, S.*; Daoutidis, I.*; 岩本 ちひろ*; 秋宗 秀俊*; 岡本 明之*; 山県 民穂*; 鎌田 正輝*; 伊藤 修*; et al.
Physical Review C, 86(1), p.014316_1 - 014316_7, 2012/07
被引用回数：43 パーセンタイル：87.21(Physics, Nuclear)レーザ逆コンプトン線と高検出効率4型中性子検出器を用いて、
Pbの中性子閾値近傍における全光核反応断面積を測定した。また、直線偏光させた線と中性子放出角の非等方性を測定することにより、Pbに対する
1及び
1励起による部分光核反応断面積を導出した。この結果、中性子閾値近傍においては1励起が支配的であることなど線強度関数に関する実験的知見を得た。
Sn and the -ray strength function method宇都宮 弘章*; Goriely, S.*; 鎌田 正輝*; 秋宗 秀俊*; 近藤 壮雄*; 伊藤 修*; 岩本 ちひろ*; 山県 民穂*; 豊川 弘之*; Lui, Y.-W.*; et al.
Physical Review C, 84(5), p.055805_1 - 055805_6, 2011/11
被引用回数：46 パーセンタイル：89.64(Physics, Nuclear)
Sn, 
Sn, 
Sn, 
Sn、及び
Snに対し、中性子閾値近傍の光核反応断面積を準単色レーザ逆コンプトン光を用いて測定した。得られた測定データと既存の中性子捕獲データを、ピグミー共鳴を電磁双極子励起モードに組み込んだ計算コードにより系統的に解析した。本手法、いわゆる、線強度関数法を適用することにより、放射性核種
Sn及び
Snの中性子捕獲断面積を導出した。
SF method to palladium宇都宮 弘章*; Goriely, S.*; Arteaga, D. P.*; Daoutidis, I.*; 秋宗 秀俊*; 山県 民穂*; 近藤 壮雄*; 岩本 ちひろ*; 鎌田 正輝*; 伊藤 修*; et al.
AIP Conference Proceedings 1377, p.450 - 452, 2011/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Astronomy & Astrophysics)Photoneutron cross sections were measured for 
Pd, 
Pd, and 
Pd with laser-Compton scattering -ray beams in an application of the SF method to a radioactive nucleus 
Pd. We present radiative neutron cross sections for Pd [6.510
y] obtained with the SF method.
SF method宇都宮 弘章*; Goriely, S.*; 秋宗 秀俊*; 山形 民穂*; 近藤 壮雄*; 岩本 ちひろ*; 岡本 明之*; 原田 秀郎; 北谷 文人; 後神 進史*; et al.
AIP Conference Proceedings 1377, p.255 - 259, 2011/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Astronomy & Astrophysics)The -ray strength function (SF) interconnects radiative neutron capture and photoneutron emission as a common ingredient in the statistical model. Outlined here is an indirect method of determining radiative neutron-capture cross sections for unstable nuclei based on the -ray strength function. Application examples of the SF method are demonstrated.
Zr near threshold宇都宮 弘章*; Goriely, S.*; 秋宗 秀俊*; 山形 民穂*; 近藤 壮雄*; 岩本 ちひろ*; 伊藤 修*; 鎌田 正輝*; 井尾 雅則*; 楠瀬 幸一*; et al.
AIP Conference Proceedings 1377, p.447 - 449, 2010/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Astronomy & Astrophysics)Photoneutron cross sections for Zr near neutron threshold were examined with a photon difference technique using laser Compton scattering -ray beams. The cross section decreasing in the vicinity of neutron threshold exhibited a steep rise within 150 keV above the threshold. We draw attention to a possible relation of this striking behavior to the 3P valence neutron resonance known in neutron capture in the mass region A 
90.
岩本 ちひろ*; 山本 和喜; 徐 平光; 菖蒲 敬久; 大竹 淑恵*
no journal, ,
安全性、信頼性の担保が必要不可欠である自動車や航空機、船舶、原子力発電プラントなどの様々な場面において、部材と部材とを接合する溶接をはじめとする様々な施工が原因で残留応力が発生する。この残留応力が引き起こす材料の遅れ破壊や疲労破壊、応力腐食割れによる破壊事故を防ぐために、残留応力を低減するような施工技術の開発が重要である。本研究では、このような残留応力を、現場で非破壊により部材の内部までバルク的に測定できる中性子回折手法の開発として、小型中性子源による中性子回折デバイリングの測定ならびにその形状から応力を算出する方法に取り組んでいる。本手法を利用すれば、応力変換のために直交する3方向のひずみを測定するという大変さを緩和しながら応力計測を実現することが可能である。本発表では、中性子輸送計算コードMcStasによるシミュレーションにより、小型加速器中性子源RANSからの中性子ビームを想定した角度分散型中性子回折のセットアップでの中性子回折デバイリング計測結果として得られる回折分布形状を考察する。回折分布形状は、左右非対称なピーク形状を持っているが、このようなピーク形状となる物理的な原因を、中性子ビームの角度発散やゲージボリュームからくる回折線分解能悪化に伴うものとして考察する。
徐 平光; 岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 大竹 淑恵*; 栗原 諒*; 上野 孝太*; 片岡 美波*; 山本 和喜; Harjo, S.; 菖蒲 敬久
no journal, ,
Neutron diffraction can collect sample-volume averaged diffraction patterns due to the excellent penetrability and the coarse beam spot, valuable for investigating bulk microstructure changes of polycrystalline materials. In recent years, several neutron instruments in Japan have been employed for precise bulk texture evaluation. The engineering materials diffractometer attached with large sample stage and precise radial collimators at J-PARC has realized a reliably combined Rietveld texture evaluation, simultaneously providing crystallographic textures and other profile-analysis-related material parameters such as crystal structures, stress tensors. The RANS compact neutron source has enabled reliable bulk texture evaluation of steel materials through reasonably using a high stereographic angle resolution and a large sample-gauge volume. As a feed-back from the texture measurement technique based on RANS compact neutron source, recently, weak diffraction patterns step-by-step collected in very short time from RESA neutron diffractometer at JRR-3 have been utilized to realize the precise texture evaluation of various polycrystalline materials, 
, a standard rock material, and different steel materials.
徐 平光; 山本 和喜; 岩本 ちひろ*; 高村 正人*
no journal, ,
While the bulk crystallographic textures are usually evaluated through the relative difference in neutron diffraction intensities of polycrystal materials from various sample orientations, an irregular sample geometric shape (different from a sphere and a cube) has an evident effect on the stereographic orientation distribution of neutron diffraction intensities due to the change in locally diffracted gauge volume and the neutron penetration path, which disturbs the quantitative calculation of real preferred orientation of materials and leads to clear uncertainty in nondestructive bulk texture measurements of finished or semi-finished products. Here, the stereographic diffraction intensity distributions of several high strength low alloy steel samples with same microstructure and texture but in various shapes and sizes were measured using RESA angle dispersive neutron diffraction. By referring to the classic neutron attenuation correction theory, the absorption correction reliability was examined to enable that the relevant intensity ratios among the rolling direction, the normal direction, the transverse direction, etc. are almost consistent with the corresponding data from a referred cubic sample. In the poster session, the recalculated bulk textures using the intensity-corrected diffraction profiles of different shaped samples will be given out to make a further comparison and discussion.
山本 和喜; 徐 平光; 岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 大竹 淑恵*; 菖蒲 敬久
no journal, ,
構造材の材料開発においては、材料の遅れ破壊,疲労破壊及び腐食の原因となる残留応力の低減並びに損傷破断の防止が求められており、これらのオンサイト評価が極めて重要とされている。こうしたことから、理研では小型加速器中性子源(RANS)を用いた回折計を開発しており、オンサイト評価を想定した中性子回折実験の材料開発及び工法開発の適用性を調査している。小型中性子源には測定精度の向上、測定時間の短縮等さまざまな課題があり、これまで実験的に最適な条件を模索してきたが、2021年度より中性子輸送シミュレーションによる評価を開始したところである。PHITS及びMVPを用いてMcStas用の線源コンポーネントを開発した。このコンポーネントを用いて2019年に実施したFe材の回折実験の再現を試みたところ、そのシミュレーション結果は実験で得られた回折線の特徴をよく捉えたものであった。今後、本手法を向上させ、小型加速器中性子源のオンサイト評価に係る課題解決のツールとして利用したい。
岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 栗原 諒*; 徐 平光; 鈴木 康介*; 高橋 進*; 山本 和喜; 菖蒲 敬久; 大竹 淑恵*
no journal, ,
中性子回折による応力測定には、回折線ピークの微小なシフトを測定するために高い回折線測定分解能が必要である。大型施設では、回折線測定分解能向上のためにチョッパー機構やポイズンモデレータなどの短パルス化デバイス導入が一般的である。しかしながら、これらのデバイスは、ビーム強度を低下させ、かつ追加遮蔽導入によるシステムの大型化にもつながる。そのため中性子ビーム強度の低い小型中性子源の現場導入を前提とした開発には不向きである。本研究では、中性子線源より下流側で中性子ビームの長パルス化を引き起こす"遅延中性子"に着目し、中性子ビーム強度と回折線測定分解能の間のトレードオフの関係を打開するための2つの開発を行なった。ひとつは、遅延中性子の発生を防ぐ非結合型コリメータシステムの開発、もうひとつは遅延中性子による長パルス化の影響を分離できる新しい回折線フィッティング関数を導入した解析法である。理化学研究所の小型加速器中性子源RANSのビームラインにおいて、これらの手法を取り入れてBCC鉄粉回折線を測定し、改善前のセットアップ時における回折線分布と比較した結果を図2に示す。(211)格子面からの回折ピークに対して、検出された回折中性子収量が非結合型コリメータシステムを使用することで2倍増加させながら、ひずみ分解能6.810を達成した。これはヤング率が約200GPaの鉄鋼材料の応力を130MPaまで測定可能であることを示している。また、S45C試料に応力を付加させた既知応力サンプルからの回折中性子トライアル測定を行った。その結果500MPa
200MPaの圧縮応力を格子ひずみから同定することに成功した。
徐 平光; 山本 和喜; Harjo, S.; 菖蒲 敬久; 岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 大竹 淑恵*; 小貫 祐介*; 佐藤 成男*; Liss, K.-D.*
no journal, ,
Texture as crystallographic preferred orientation of polycrystalline materials has attracted broad attention due to its important effects on mechanical and physical characteristics. Within both metals and ceramics, widespread applications of texture involve capabilities and simulations in sheet forming, additive manufacturing, while rocks and minerals also demonstrate such feature due to forming processes within the earth. Neutron diffraction can collect high statistical diffractograms due to an excellent penetration and a coarse beam spot, valuable for bulk investigations of microstructural changes and a characteristic response from polycrystalline materials. However, the available neutron instruments are quite limited in the world. We have developed various neutron texture measurement techniques using RESA at JRR-3, TAKUMI and iMATERIA at J-PARC, WOMBAT at ANSTO, and RANS at RIKEN, and obtained the following consensus: for a steady neutron source, the utilization of large area curved detectors together with multiple wavelengths texture analysis technique enables rapid and high precision angle dispersive neutron diffraction measurement; for a pulsed neutron source, the utilization of an optimized detector optical system with proper stereographic angle resolution (2
) and instrumental resolution (d/d) is much more valuable for improving the reliability of the time-of-flight neutron diffraction measurement, enabling the orientation feature of tiny amounts of a second phase in a round robin textured limestone sample has been recognized satisfactorily. For a compact neutron source, the selective usage of a high signal-to-noise ratio as well as the wavelength ranges of the time-of-flight neutron diffraction patterns obtained from an in-house texture measurement are effective to reduce the diffraction uncertainty during Rietveld texture analysis, improving instrumental accessibility for on-site applications.
山本 和喜; 徐 平光; 岩本 ちひろ*; 樹神 克明; 大竹 淑恵*; 菖蒲 敬久
no journal, ,
理化学研究所のRANSをベースとした中性子回折装置の開発を進めている。これまでの先行実験研究からRANSの現在の装置分解能は応力測定に対し十分な信頼性があるとは言えず、中性子輸送シミュレーション及び回折光学系に関連する解析を用いて、分解能の向上のための改善策を調査してきた。装置分解能を低下させる要因はいくつかあるが、そのうちの2つが検出器の配置に関係していることが分かった。1つは検出器の位置分解能(
)によるもので、もう1つはモデレータ固有の時間減衰特性(
)によるものである。また、中性子パルスは陽子パルスより遅れるため、中性子輸送計算によりその遅れ時間を評価し、測定した飛行時間から遅延時間分を控除することで正確に補正する方法を考案した。さらに、大面積検出器を高回折角側(2 
90
)に配置した場合及び中性子ビーム軸と平行(2 = 90)に配置した場合の回折スペクトルを、McStasを用いて計算した。定量的な比較から、検出器を高回折角側に配置することにより、装置分解能が明らかに向上することが分かった。今後、今回提案する機器配置で実証実験を行い改善の効果を評価する。
角田 龍之介*; 高村 正人*; 徐 平光; 岩本 ちひろ*; 高梨 宇宙*; 大竹 淑恵*; 栗原 諒*; 高橋 進*; 鈴木 裕士
no journal, ,
During the production of high-strength steel structural parts, the residual stress is necessary to be well controlled for the better dimensional accuracy and the longer service life. The neutron diffraction measurement is a good candidate to monitor the microscopic lattice strain of polycrystalline materials in bulk average. RANS (Riken Accelerator-driven Compact Neutron Source) has been developed and upgraded aiming at in-house, on-site and on-demand measurements to meet with industrial needs. Recently, the phase volume fractions and the bulk textures of steel materials have been measured successfully at RANS. In order to measure the lattice strain at RANS, it is required to improve the energy resolution to observe slight peak shift, and the decoupled moderator is thought as a good solution method for that. In this study, a new decoupled moderator consisting of polyethylene with 20 cmm thickness and B
C rubber was designed and fabricated, and its neutron beam characteristic was investigated in order to improve the time energy resolution to realize in-house neutron stress measurement at RANS. Here, the preliminary results of the resolutions comparing between the new decoupled moderator and the traditional coupled moderators with 20 and 40 mm thickness polyethylene will be reported together with the scattering angle dependent instrumental resolution of the linear neutron position-sensitive detector.
徐 平光; 高村 正人*; 池田 義雅*; 角田 龍之介*; 岩本 ちひろ*; 箱山 智之*; 大竹 淑恵*; 鈴木 裕士
no journal, ,
Neutron diffraction is known as a powerful probe to determine the bulk averaged microstructural factors of metals and alloys. Compact neutron sources are being paid much attention for providing wide instrumental accessibility towards many potential on-site neutron diffraction applications, because of less technical complexity compared with large-scale neutron facilities. Here, the RIKEN Accelerator-Driven Compact Neutron Source (RANS) has been developed to establish the in-house technical environment of engineering diffraction for texture measurements. The measured texture of an interstitial-free (IF) steel sheet at RANS was found well consistent with the corresponding result obtained from a large-scale high-resolution time-of-flight neutron diffractometer. Such comparison suggests that RANS may be used to evaluate the ex situ texture characteristics of steel materials. Moreover, the increment of the output power and the addition of the neutron detector will be carried out in near future to enable rapid microstructural factor measurement of other high value-added metallic materials.
岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 上野 孝太*; 片岡 美波*; 栗原 諒*; 徐 平光; 大竹 淑恵*
no journal, ,
Neutron diffraction is a powerful non-destructive method for evaluating the microscopic structure and internal stress of metallic materials and related semi-finished parts as a bulk average. To implement on-site stress measurements via the neutron diffraction at laboratories and factories frequently and even daily, we are establishing and upgrading the novel measurement and analysis methodology of time-of-flight neutron diffraction at RIKEN accelerator-driven compact neutron source (RANS). In this study, we have proposed two methods to improve the determination resolution of the diffraction peak position by focusing on delayed neutrons due to background scattering from devices such as reflector surrounding the neutron moderator and the polyethylene collimator. First, an analysis method has been proposed to deconvolute original diffraction peak from the delayed neutron component by defining a new model function to well describe the profile shape of delayed neutron diffraction. Second, a new decoupled collimator system has been developed to reduce the number of delayed neutrons. The diffraction patterns from a powder sample of pure body-centered cubic iron were measured with the decoupled collimator and the diffraction peak of {211} reflection was analyzed by the new analysis method using the neutron diffraction profile model function, 
, a single exponential decay function convoluted with a Gaussian function. By this method, the decoupled collimator system has been confirmed to achieve a smaller measurement limit of lattice strain 
than a small-aperture polyethylene collimator system and a non-collimator system. The currently available was 6.710, which means that the internal stress up to 130 MPa can be well evaluated at RANS for steel materials with a Young's modulus of 200 GPa.
