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論文

Recent progress on practical materials study by Bragg edge imaging at J-PARC

及川 健一; Su, Y.; 鬼柳 亮嗣; 川崎 卓郎; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; 廣井 孝介; Harjo, S.; Parker, J. D.*; 松本 吉弘*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 551, p.436 - 442, 2018/12

 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

We are promoting for practical product observation by the energy-resolved neutron imaging method using high-intensity pulsed neutrons at J-PARC, under the Photon and Quantum Basic Research Coordinated Development Program from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Japan. Bragg edge imaging, one of the energy-resolved neutron imaging methods for visualizing material properties, was applied to feasibility study of the temperature distribution of copper rod, complementary study of the texture and strain distribution of bent steel plates using neutron diffraction and EBSD, and so on. Outline of results obtained by these imaging experiments will be presented.

論文

Study of the magnetization distribution in a grain-oriented magnetic steel using pulsed polarized neutron imaging

廣井 孝介; 篠原 武尚; 林田 洋寿*; Parker, J. D.*; Su, Y.; 及川 健一; 甲斐 哲也; 鬼柳 善明*

Physica B; Condensed Matter, 551, p.146 - 151, 2018/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

Grain oriented magnetic steel is widely used as a key material for magnetic industrial products. Since magnetic properties of steels are closely related to its magnetic domain structure, observation of the domain structure is important for understanding its magnetic properties. In this study, we attempted to observe the domain structure of a grain oriented steel using polarized pulsed neutron imaging. In the experiment, we first magnetized the sample by applying a magnetic field along the easy-to-magnetize direction via a coil, and confirmed the sample was magnetized almost uniformly from the obtained polarization distribution images. By analyzing the oscillatory behavior in the wavelength dependence of polarization, magnetization of the steel was estimated to be 1.82 T. Then, we removed the field and performed the same measurement. As a result, a striped domain structure was observed, with neighboring domains aligned anti-parallel to each other. From these results, it was demonstrated that our magnetic imaging method could visualize the magnetization and the direction of the domains in the practical steel.

論文

Characteristics of the 2012 model lithium-6 time-analyzer neutron detector (LiTA12) system as a high efficiency detector for resonance absorption imaging

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

Physica B; Condensed Matter, 551, p.496 - 500, 2018/12

 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

The 2012 model lithium-6 time-analyzer neutron detector (LiTA12) system, based on a lithium glass scintillator and multi-anode photomultiplier tube, has the highest neutron efficiency among the detectors for pulsed neutron imaging together with a flexibility of the efficiency by changing the thickness of the lithium glass. The authors expect this detector system could become a main detector system for the energy-resolved neutron imaging system, RADEN, at J-PARC, and have started evaluation of the LiTA12 system. For example, spatial resolution for resonance absorption imaging was evaluated by using a line-pair pattern made by 3 micro meter thick gold on a quartz plate. Less than 1 mm width line pairs were resolved at an 8 Mcps neutron counting rate and around 5 eV neutron energy.

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

Spatial resolution test targets made of gadolinium and gold for conventional and resonance neutron imaging

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

JPS Conference Proceedings (Internet), 22, p.011028_1 - 011028_8, 2018/11

We have fabricated and utilized spatial resolution test targets made of gadolinium and gold for conventional and resonance neutron imaging performed at RADEN, located at beam line BL22 of the J-PARC Materials and Life Science Experimental Facility (MLF). RADEN covers a broad energy range from cold neutrons to high-energy neutrons with energy of several tens keV and was designed to perform energy-resolved neutron imaging utilizing two-dimensional detectors combined with the accurate measurement of neutron energy by the time-of-flight method. The test targets were designed to verify the spatial resolution and image uniformity of two kinds of neutron detectors, counting-type detectors and camera-type detectors. In this presentation, we report the details of these two-dimensional test targets, and the results of demonstrations using the test targets with our neutron imaging detectors. This work was supported in part by the Photon and Quantum Basic Research Coordinated Development Program from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Japan.

論文

Development of a polarization analysis method for visualization of the magnetic field distribution in a small electric transformer using pulsed polarized neutron imaging

廣井 孝介; 篠原 武尚; 林田 洋寿*; Parker, J. D.*; 及川 健一; Su, Y.; 甲斐 哲也; 鬼柳 善明*

JPS Conference Proceedings (Internet), 22, p.011030_1 - 011030_7, 2018/11

We have been developing magnetic imaging method for industrial products using polarized pulsed neutrons. In this presentation, we report observation results of magnetic field distribution in a small electric transformer as a demonstration of our magnetic imaging method. The polarized pulsed neutron imaging experiment was performed at BL22 RADEN at MLF of J-PARC. 9 polarization distribution images were obtained with changing incident polarization and analyzing direction in 3D. By analyzing wavelength dependent polarization position by position, distribution of field strength and direction around the core of the transformer were successfully visualized. Obtained field distribution images were well corresponded with that expected by the simulation and clearly demonstrated a leaked field from the gap of step lap.

論文

Reliability estimation of neutron resonance thermometry using tantalum and tungsten

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

Physics Procedia, 88, p.306 - 313, 2017/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:8.64

Neutron resonance thermometry, which measures material temperature by analyzing the Doppler broadening of a neutron resonance peak, is one of the applications of energy-resolved neutron imaging at RADEN of J-PARC. Although this technique is promising, advantages and disadvantages have not been discussed in practical applications. The authors measured neutron transmission rates of tantalum and tungsten foils in a heater chamber up to 300 degrees Celsius at RADEN. The energy-dependent neutron transmission rates with different statistics were obtained after the measurements by selecting arbitrary measuring intervals from one measurement, and the temperatures of the foils were estimated from those transmission rates with different statistics. The reliability of the neutron resonance thermometry with statistical accuracy, irradiation time and spatial resolution are discussed.

論文

Time-of-flight neutron transmission imaging of martensite transformation in bent plates of a Fe-25Ni-0.4C alloy

Su, Y.; 及川 健一; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; 廣井 孝介; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Gong, W.; Zhang, S. Y.*; Parker, J. D.*; et al.

Physics Procedia, 88, p.42 - 49, 2017/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:14.69

The influences of bending deformation and subsequent subzero treatment on the martensite transformation behaviors in a metastable austenitic alloy Fe-25Ni-0.4C were investigated by the time-of-flight (TOF) neutron Bragg-edge transmission (BET) imaging method. Two-dimensional (2D) maps of martensite phase volume fractions and texture variations due to residual stress and lowering the temperature of the bent samples before and after subzero treatment were obtained by Bragg-edge spectral analysis. The obtained phase volume fractions were quantitatively compared with those determined by neutron diffraction.

論文

Development of multi-colored neutron talbot-lau interferometer with absorption grating fabricated by imprinting method of metallic glass

關 義親; 篠原 武尚; Parker, J. D.*; 矢代 航*; 百生 敦*; 加藤 宏祐*; 加藤 秀実*; Sadeghilaridjani, M.*; 大竹 淑恵*; 鬼柳 善明*

Journal of the Physical Society of Japan, 86(4), p.044001_1 - 044001_5, 2017/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:18.97(Physics, Multidisciplinary)

パルス中性子源において効率的な位相イメージングを行うために、複数波長で機能する多色Talbot-Lau干渉計を設計・開発した。J-PARC物質・生命科学実験施設のエネルギー分解型中性子イメージング装置「螺鈿」において、中心波長0.25, 0.50, 0.75nmそれぞれに由来する異なるビジビリティーのモアレ縞を同一セットアップで確認することで、その動作原理の実証を行った。さらに、入射波長の波長分解能を18%から50%まで変化させながら、モアレ縞のビジビリティーの減衰を測定し、高波長分解能が実現できるパルスビームの利点を示した。さらに、中心波長0.5nmを用いて、アルミニウム、鉛、銅のロッドをテストサンプルとしたイメージングも行い、吸収像に加えて、境界がエンハンスされた微分位相像、ビジビリティー像も取得することに成功した。この干渉計では、アナライザー用吸収格子の製作方法として、初めて金属ガラスのインプリント法を採用した。中心波長でのモアレ縞のコントラストは68%と良好であり、従来のガドリニウムの斜め蒸着法を用いた格子と比較すると、形状の精密なコントロールが可能である。

論文

A Comparative study of the crystallite size and the dislocation density of bent steel plates using Bragg-edge transmission imaging, TOF neutron diffraction and EBSD

及川 健一; Su, Y.; 友田 陽*; 川崎 卓郎; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; 廣井 孝介; Zhang, S.*; Parker, J. D.*; 佐藤 博隆*; et al.

Physics Procedia, 88, p.34 - 41, 2017/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:14.69

TOFブラッグエッジ透過イメージング法を用い、塑性変形させた曲げ鉄鋼試料の微細構造を解析し、得られた結果を中性子回折法及びEBSD法により比較検証を行った。その結果、テキスチャ等は非常に良い一致を示したが、結晶子サイズを中性子回折法による消衰効果から見積もることはうまく行かなかった。そこで、回折プロファイルのブロードニング幅解析から結晶子サイズを求めることを試み、またEBSD法から結晶歪みの解析結果も合わせて再検討を行った。

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.

論文

Time-of-flight neutron Bragg-edge transmission imaging of microstructures in bent steel plates

Su, Y.; 及川 健一; Harjo, S.; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; 原田 正英; 廣井 孝介; Zhang, S.*; Parker, J. D.*; 佐藤 博隆*; et al.

Materials Science and Engineering A, 675, p.19 - 31, 2016/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:28.67(Nanoscience & Nanotechnology)

Neutron Bragg-edge transmission imaging makes it possible to quantitatively visualize the two-dimensional distribution of microstructure within a sample. In order to examine its application to engineering products, time-of-flight Bragg-edge transmission imaging experiments using a pulsed neutron source were performed for plastically bent plates composed of a ferritic steel and a duplex stainless steel. The non-homogeneous microstructure distributions, such as texture, crystalline size, phase volume fraction and residual elastic strain, were evaluated for the cross sections of the bent plates. The obtained results were compared with those by neutron diffraction and electron back scatter diffraction, showing that the Bragg-edge transmission imaging is powerful for engineering use.

論文

Inner observation of canning Cadmium by energy-selective neutron imaging at NOBORU

原田 正英; Parker, J. D.*; 及川 健一; 甲斐 哲也; 篠原 武尚

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.035002_1 - 035002_5, 2015/09

これまでの研究から、カドミウム(Cd)は、核破砕中性子源のポイズン材として適しているだけでなく、大強度中性子源において、少ない中性子強度減で、寿命を長くできる材質であることがわかった。したがって、JSNS/J-PARCの最初のモデレータのポイズン材として、Cdを使うことに決めた。JSNSの開発時期には、冷間等方圧加圧法(CIP)による、アルミニウム合金によるCd板の封入化が失敗し、アルミニウム合金が破損した。製造プロセスを見直すため、サンプルの内部を観察しなければならず、エネルギー選択中性子イメージング方法を適用することとした。JSNSのNOBORU(BL10)で、マイクロ・ピクセルガス二次元中性子検出器($$mu$$PIC)により、アルミニウム合金に内封されたCd板を測定した。その結果、いくつかのボイドが見つかった。

論文

Quantitative measurements of element distributions using the neutron-transmission resonance-absorption method

原田 正英; Parker, J. D.*; 澤野 達哉*; 窪 秀利*; 谷森 達*; 篠原 武尚; 前川 藤夫; 酒井 健二

Physics Procedia, 43, p.314 - 322, 2013/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:35.3

研究の目的は、$$mu$$PIC検出器を用いて、中性子共鳴吸収のテスト実験を行い、その定量性を確認することである。検出器は、NOBORUの分光器室内のモデレータから14.5mに設置した。試料は、厚さ5, 10, 20, 100$$mu$$mのタンタル箔を用い、検出器の15cm上流に設置した。実験では、試料の有り無しでの透過スペクトルを測定した。この測定では、バックグランド成分は小さくない。そこで、中性子輸送計算より、バックグランド成分の源は、分光器室内の散乱中性子であることを確認した。そこで、測定データから、バックグランド成分を差し引いた。最終的に、実験値と核データとの差は、7%程度であることがわかった。

論文

Aqueous solutions of uranium(VI) as studied by time-resolved emission spectroscopy; A Round-robin test

Billard, I.*; Ansoborlo, E.*; Apperson, K.*; Arpigny, S.*; Azenha, M.-E.*; Birch, D.*; Bros, P.*; Burrows, H. D.*; Choppin, G. R.*; Couston, L.*; et al.

Applied Spectroscopy, 57(8), p.1027 - 1038, 2003/08

 被引用回数:43 パーセンタイル:10.66(Instruments & Instrumentation)

時間分解レーザー誘起蛍光分光法(TRLFS)のウラン(VI)水溶液分析への応用に関して、13の独立した研究所において異なる装置及び解析方法による共同測定(ラウンドロビンテスト)を実施した。適切な状態図に基づいて調製した測定試料は、少なくとも6か月間は化学的に安定であった。4つの異なるタイプのウラン(VI)水溶液:UO$$_{2(aq)}^{2+}$$だけを含む酸溶液,フッ素イオンを含む溶液,硫酸イオンを含む溶液、及び種々の加水分解種を含む溶液について、各研究所で測定した蛍光スペクトルの波長,蛍光寿命及び蛍光成分数の結果を比較した。また、幾つかの研究所で測定されたデータは異なるソフトウェアにより解析された。これらの研究に基づいて、水溶液中のウラン(VI)の状態分析におけるTRLFSの実用性について議論した。

口頭

Commissioning of RADEN; Status of the new pulsed neutron imaging instrument at J-PARC MLF

篠原 武尚; 甲斐 哲也; 及川 健一; 瀬川 麻里子; 中谷 健; 林田 洋寿*; Parker, J. D.*; 松本 吉弘*; Zhang, S.*; 廣井 孝介; 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)に建設された。この装置は、短パルス中性子源から得られるパルス中性子ビームの特徴を活かし、近年注目されているエネルギー分析型中性子イメージング技術の開発・実用化において大きく貢献すると期待されている。この装置は2014年11月にファーストビームを受け入れた後、装置調整と試験測定を実施中である。本発表では、「螺鈿」の現状について説明するとともに、コミッショニングの状況について報告する。

口頭

Visualization of magnetic field direction in an electric motor using polarized pulsed neutron imaging

廣井 孝介; 篠原 武尚; 林田 洋寿*; Parker, J. D.*; 及川 健一; 原田 正英; 甲斐 哲也; 新井 正敏*

no journal, , 

モーター, トランス等の磁気実用製品内部の磁場評価に向けた、偏極パルス中性子を利用した定量的磁気イメージング手法の開発を行ってきた。磁気製品のエネルギー損失を低減するためには磁場強度のみならず、磁場の方向分布の情報も定量的に評価することが重要となる。そこで本研究では偏極中性子イメージングによる小型モデルモーター内部の磁場方向分布の定量評価を試みた。磁気イメージング実験はJ-PARCセンター・物質生命科学実験施設(MLF)内に設置されたBL10"NOBORU"にて実施した。実験では偏極中性子の量子化軸方向をスピン回転子により変化させ、モーター内部の磁場に対して量子化軸方向を様々に変化させて偏極度分布像を取得した。その結果、量子化軸の方向に依存した偏極度の変化を位置ごとに解析することで、モデルモーター内の磁場方向の定量的分布像の取得に成功した。

口頭

Time-of-flight neutron Bragg-edge imaging for microstructure of bent steel plates

Su, Y.; 及川 健一; 原田 正英; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; Zhang, S.*; Parker, J. D.*; 佐藤 博隆*; 塩田 佳徳*; 友田 陽*

no journal, , 

J-PARC/MLFの中性子イメージング及び回折装置は、鉄鋼材料などの実用材のミクロスコ ピックな特性評価に非常に有用であると期待されている。本研究では、MLFのBL10 (NOBORU)におけるブラッグエッジイメージング実験とBL19 (TAKUMI)における中性子回折実験を組み合わせ、曲げの鉄鋼試料における結晶組織構造解析を実施するとともに、材料内部の構造変化を利用した新しい可視化技術の開発に向けた検討と検証実験を行った。

口頭

Status of resonance absorption imaging in RADEN, J-PARC

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

no journal, , 

The first neutron beam was provided to the energy-resolved neutron imaging system, RADEN, of J-PARC in November 2014. Test/demonstration measurements of the resonance absorption imaging carried out so far will be presented. Element enhanced images of copper and zinc in 1- and 2- euro coins, cobalt, manganese and tungsten in a commercially available lithium-ion battery were obtained by the neutron resonance absorption imaging by using a gas electron multiplication (GEM) neutron detector. A test measurement of neutron thermometry was also carried out. Neutron resonances of copper, manganese and platinum were measured at different temperatures by using the GEM neutron detector. Doppler broadenings of the resonances were recognized.

口頭

「螺鈿」におけるエネルギー分析型中性子イメージングの産業応用

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

no journal, , 

エネルギー分析型中性子イメージング装置「螺鈿」では、従来型の中性子ラジオグラフィに加えて、ブラッグエッジイメージング、共鳴吸収イメージング、偏極中性子イメージングといったパルス中性子の特長を活かした新たなイメージング手法の実用化を目指して研究開発を行っている。ブラッグエッジイメージングは、材料を透過する中性子の一部が結晶構造を反映した散乱によって失われる性質を利用し、材料中の結晶情報の分布を可視化する手法であり、構造材料の分析等への応用が期待される。共鳴吸収イメージングは、特定の原子核で固有のエネルギーで中性子が特異的に吸収される現象を利用し、材料中の元素の種類や密度の分布を可視化する手法である。また吸収エネルギー幅のドップラー拡大から温度の測定を行うことも可能である。偏極中性子イメージングは、磁場内を通過する中性子のラーモア歳差回転が中性子エネルギーによって変化する現象を利用し、空間及び試料中の磁気分布を可視化する手法であり、モーター等の電磁気製品への応用が期待される。講演では、これらのイメージング手法の原理について紹介するとともに、これまでに得られた測定結果について紹介する。

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