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- telescope ERDA原山 勲; 廣瀬 靖*; 関場 大一郎*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 554, p.165435_1 - 165435_6, 2024/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)-テレスコープERDA(Elastic Recoil Detection Analysis:反跳原子検出法)は、複数の軽元素を含む薄膜の組成分析に有効なイオンビーム表面分析手法である。複合アニオン化合物中の組成比O/Nの決定を目的とし、-テレスコープERDA装置を開発した。本装置では、反跳原子をガス電離箱で測定する。ガス電離箱では、通常用いられる平板形状の陰極ではなく、電極サイズを小さくしたU字形状の陰極を用いた。U字形状の陰極は、電離電子を陽極に収束して移動させる電場を形成するため、電極が小さくても電離電子を全量回収することができる。電極の小型化は、ガス電離箱自体のコンパクト化につながる。一方で、電離電子の収集効率や、ERDAの定量性など、陰極形状の違いによる影響については今まで検証されてこなかった。そこで本研究では、平板形状とU字形状の陰極でそれぞれ標準試料であるSrTiO
基板について、-テレスコープERDA測定を実施することで、陰極形状の違いによる影響の評価を行った。いずれの陰極形状においても、Oの信号強度は誤差範囲で一致しており、Oの定量結果は陰極形状によらず同じ結果を示すことが分かった。これは、ガス電離箱の電極形状が非平行平板であっても定量性を損なうことなく、また、ある程度電極形状は自由度を持つことを意味している。今後、非平行平板を用いることで、ビームラインへの設置が簡便な、よりコンパクトなガス電離箱の開発が期待される。
原山 勲; 栗田 圭輔; 飯倉 寛; 土川 雄介; 甲斐 哲也; 篠原 武尚; 松林 政仁; 大平 直也*; 伊藤 大介*; 齊藤 泰司*
no journal, ,
研究用原子炉JRR-3では、2種類の中性子ラジオグラフィ装置を運用している。熱中性子を利用するTNRF(Thermal Neutron Radiography Facility)は炉室に設置され、広い照射野(縦305mm
横255mm)と高い中性子束(1.010
n/cm
/s)が特徴である。そのため、短時間でのCT(Computed Tomography)や高速動画撮像に有効である。冷中性子を利用するCNRF (Cold Neutron Radiography Facility)はビームホールに設置され、中性子束は1.710
n/cm/sとなる。TNRFに比べコントラストの高い画像が得られ、物質の厚み・濃度・密度差や薄膜材料を詳細に調べる際に有効である。TNRFとCNRFに、CMOSカメラ(Hamamatsu Photonics, ORCA Flash 4.0 V3)を新たに導入した。このCMOSカメラの撮像速度は0.1
100fpsである。そのためTNRFでは、既存の高速度カメラ(Photron, ASTCAM SA1, 撮像速度(フルピクセル)607000fps)では得られなかった、空間分解能に優れた撮像が可能になった。一方、CNRFではCMOSカメラによる撮像システムを導入したことで、既存のイメージングプレートによる撮像システムでは対応できなかった画像の定量評価や動画撮像が可能になった。本発表では、CMOSカメラを用いた撮像システムの詳細や性能評価、最近の装置設備の状況について紹介する。
栗田 圭輔; 飯倉 寛; 原山 勲; 土川 雄介; 甲斐 哲也; 篠原 武尚; 大平 直也*; 伊藤 大介*; 齊藤 泰司*; 松林 政仁
no journal, ,
原子力科学研究所の敷地内には2つの大型中性子実験施設が設置されている。一つはJ-PARC、もう1つはJRR-3である。それぞれに中性子イメージング装置がある。本講演では、JRR-3の中性子線撮影装置の性能、更新装置、利用実績、撮影例などを紹介する。
土川 雄介; 栗田 圭輔; 長谷美 宏幸; 原山 勲; 高橋 慎吾*
no journal, ,
中性子イメージングは、学術研究(工学、物理学、農学、医学、文化財)や産業応用等、幅広い分野で用いられる透過測定法であり、研究用原子炉黎明期から今日に至るまで先端研究を支えてきた。一方で、近年における中性子研究の高度化は著しく、それに伴う測定技術の進化が強く求められている。定量性や元素弁別能は代表的な要請であり、それらを実現する手段の一つとして、異種の量子ビームを用いたマルチモーダルイメージング法に着目し、MLFやJRR-3等で実現可能性の検証をはじめた。ILL等のイメージングビームラインで既に実施されているマルチモーダルイメージングでは、100keV程度のX線源を用いている。しかしながら、特に産業応用や工学研究においては、典型的に110cmオーダーの金属製試料を用いることが多く、そのような試料に対しては透過性が不十分である。そこで、原子炉などの中性子ビームに混入しているMeVオーダーのガンマ線を用いることで、そのような高密度試料への透過性を確保し、また中性子・ガンマ線といった異種の量子線に対する透過率相関を利用することで、元素同定能や定量評価能を獲得することが期待される。特に鉛や炭素等、中性子とガンマ線が共に不得手とする元素に対する同定及び定量性能の実現は意義深い。マルチモーダルイメージングでは、単体量子線での測定限界を、それらの複合によって突破することが期待できる。例えばMeVガンマ線と5A中性子線を仮定すると、ある元素に関して試料厚さ毎に中性子・ガンマ線透過率相関曲線が一意に決まる。これをステンレス等に含まれる鉄などの代表的な金属元素と、鉛・炭素(cmオーダー)に関して比較すると、後者は前者の金属元素に対して優位に異なるローカスを描くため、元素弁別能と定量性能が期待される。MLFの中性子ビームラインを始めとした種々のビームラインで、マルチモーダルイメージング用検出器開発と、中性子・ガンマ線同時測定によるマルチモーダルイメージング試験を行った。本発表では、これらの開発と、MeVガンマ線・長波長中性子を用いた元素弁別・定量性能評価について報告する。
原山 勲; 栗田 圭輔; 飯倉 寛; 土川 雄介; 甲斐 哲也; 篠原 武尚; 松林 政仁; 大平 直也*; 伊藤 大介*; 齊藤 泰司*
no journal, ,
研究用原子炉JRR-3では、2種類の中性子ラジオグラフィ装置を運用している。TNRF(Thermal Neutron Radiography Facility)は広い照射野(縦305mm横255mm)と高い中性子束(1.010n/cm/sec)が特徴である。そのため、短時間でのCT(Computed Tomography)や高速動画撮像に有効である。一方、CNRF(Cold Neutron Radiography Facility)の中性子束は1.710n/cm/secとなる。TNRFに比べコントラストの高い画像が得られ、物質の密度差を詳細に調べる際に有効である。TNRFでは主にZnS/
LiFの蛍光コンバータとカメラを用いたシステム、CNRFではイメージングプレートを撮影で用いる。TNRFの空間分解能は、冷却CCDカメラ(Andor製iKon-L 936)を使用して視野を70mm70mmに調整した場合、約200
mであった。CNRFではイメージングプレートを用いた場合、約80mである。いずれの装置も外部利用者の研究課題を広く募集しており、本年度採択された課題件数は、現在TNRF: 24件、CNRF: 6件である。本発表では、外部利用者受け入れ状況の詳細や、最近の装置設備や装置性能、撮像例について紹介する。
菖蒲 敬久; 向井 智久*; Choe, H.*; 高野 慶貴*; 坂下 雅信*; 中村 聡宏*; 諸岡 聡; 栗田 圭輔; 原山 勲; 飯倉 寛
no journal, ,
あと施工アンカーは、耐震改修工事に利用される技術として一般的であり、増改築などのリニューアル工事等にも広く適用可能範囲が拡大されることが期待されている。本研究では、材料に対する透過力が非常に高い中性子を利用し、負荷中の鉄筋のひずみ分布等の測定結果からあと施工アンカーの長期付着特性について評価を行った。
