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論文

小型中性子源の現場利用を目指した残留オーステナイト相分率測定手法の開発

池田 義雅*; 高村 正人*; 箱山 智之*; 大竹 淑恵*; 熊谷 正芳*; 鈴木 裕士

鉄と鋼, 104(3), p.138 - 144, 2018/03

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

得られる情報が材料表面に限られるX線回折法や電子線後方散乱回折法に比べて、中性子工学回折法は、鉄鋼材料のバルク平均の微視組織の評価が可能な優れた測定技術である。しかしながら、中性子回折法による測定は、原子炉や放射光といった大型実験施設で実施可能なものであり、これまでに小型中性子源が利用されることはなかった。われわれは、陽子線加速器駆動理研小型中性子源RANSを開発するとともに、それを利用することで鉄鋼材料の集合組織変化の実測に成功した。本研究では、RANSを用いて残留オーステナイトの体積率の測定に挑戦した。低フラックスの中性子によりできる限り多くの回折ピークを得るために、バックグランドノイズをできるだけ低減した。体積率はリートベルト解析によって求めた。J-PARCのMLFに設置された工学材料回折装置TAKUMIによって得られた結果と比較すると、RANSにて30分から300分の測定で得られた体積率は、1-2%の誤差で一致した。このように、RANSによる中性子回折を用いることにより、結晶相の体積率の定量解析に成功するなど、工場などにおける小型中性子源の実用化に可能性を示した。

論文

Prospect for application of compact accelerator-based neutron source to neutron engineering diffraction

池田 義雅*; 竹谷 篤*; 高村 正人*; 須長 秀行*; 熊谷 正芳*; 大場 洋次郎*; 大竹 淑恵*; 鈴木 裕士

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 833, p.61 - 67, 2016/10

 被引用回数:13 パーセンタイル:3.34(Instruments & Instrumentation)

小型中性子源を利用した透過イメージングや小角散乱、反射率測定など、小型中性子源による工学的応用に関する議論が広まるなか、小型中性子源のフラックスの低いゆえに回折実験に関する検討はなされてこなかった。そこで本研究では、理化学研究所の小型加速器中性子源RANSを用いることにより、中性子工学回折実験への応用の可能性について検討した。まず、光学系の最適化によるバックグラウンドノイズの低減により、10分間の測定でも十分に認識可能な回折パターンを得ることができた。110回折のプロファイルから計算した分解能は約2.5%であり、中性子回折によるひずみ測定には不十分である。RANSのモデレータによる減速時間が約30$$mu$$sと分解能の決定に最も支配的なパラメータであることから、モデレータの改良が分解能の向上につながる。一方で、回折パターンの変化から、塑性変形に伴う集合組織の変化をとらえることに成功するとともに、リートベルトコードによる回折パターンのフィッティングにより、オーステナイト相の体積率の評価にも成功した。RANSは、集合組織や残留オーステナイト量の測定を目的とした中性子工学回折の応用に有効と考えられる。

論文

Non-destructive texture measurement of steel sheets with compact neutron source "RANS"

高村 正人*; 池田 義雅*; 須長 秀行*; 竹谷 篤*; 大竹 淑恵*; 鈴木 裕士; 熊谷 正芳*; 浜 孝之*; 大場 洋次郎*

Journal of Physics; Conference Series, 734(Part.B), p.032047_1 - 032047_4, 2016/08

 パーセンタイル:100

中性子回折法は、中性子線の優れた透過能を活かすことで、金属材料のバルク集合組織を測定できる技術として知られている。しかしながら、この測定技術は、原子炉や加速器施設などの大型実験施設を必要とするため、あまり広く利用されていないのが現状である。一方、理研小型中性子源(RANS)は、実験室レベルで容易に利用できる中性子源として開発されている。本研究では、RANSを用いることにより、塑性変形した鋼板の集合組織の変化を捉えることに成功した。本結果は、金属材料のミクロ組織解析に対する小型中性子源の可能性を示すものであり、塑性変形挙動のより良い理解につながるものと期待される。

口頭

中性子回折法による材料工学研究と小型中性子源RANSへの期待

鈴木 裕士

no journal, , 

中性子回折法は、中性子線の優れた透過能を生かすことで、数センチメートルオーダーの材料深部の応力・ひずみを非破壊で測定できる唯一の測定技術として知られている。また、回折プロファイルの変化を解析することにより、ミクロひずみや集合組織、転位密度等のミクロ組織因子を定量的に評価することが可能である。これまでの中性子回折を利用した材料工学研究は、研究炉や加速器といった大型実験施設を必要としていた。大型施設から得られる高強度中性子線は魅力的ではあるが、産業利用の観点からは、いつでも気軽に利用できる環境が重要であり、常に手元で利用できる小型中性子源の役割が重要になる。これまでの小型中性子源RANSを用いた回折実験において、実験条件の最適化により10$$sim$$30分程度でも認識可能な回折パターンを得ることができた。また、現状でもオーステナイトとフェライトのニ相の回折パターンを分離するだけの分解能があることを確認した。まだ精度不十分であるが、光学系や解析方法の高度化を進めることにより、材料開発に重要なパラメータの一つである集合組織や残留オーステナイト量の測定が可能になると期待される。

口頭

次の時代の中性子源

武田 全康

no journal, , 

国内では、JRR-3が東日本大震災後、長期間にわたり再稼働を果たせない中、J-PARCの物質生命科学実験室(MLF)のパルス中性子源は、順調に1MWに向かってその出力を上昇させている。そのような状況において、ビーム利用実験のための中性子源に関しては、大型化と小型化の大きなふたつの流れがある。講演ではそれらの中性子源を実現するため、国内で行われているいくつかの取り組みについて紹介する。

口頭

Neutron diffraction bulk texture measurement using compact neutron source

徐 平光; 角田 龍之介*; 高村 正人*; 大竹 淑恵*; 鈴木 裕士

no journal, , 

Neutron diffraction is a powerful probe to acquire the bulk averaged information for better bridging the microscopic crystal lattice with the macroscopic properties, in contrast with the X-ray and electron diffractions which are capable for investigating the surface/very limited local regions of polycrystalline materials. In Japan, the RIKEN compact accelerator-driven neutron source facility (RANS) has been developing to improve the instrumental accessibility of neutron diffraction experimental studies, which were mostly carried out on large-scale neutron source facilities. Here, our latest technical progress in RANS neutron diffraction bulk texture measurement will be reported. The comparable study between RANS and another large-scale neutron diffraction facility suggests that the high stereographic resolution realized through the proper fine division of neutron detector panel is valuable to improve the precision and reliability of texture measurement, together with the careful scattering intensity correction of neutron patterns.

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