超高分解能X線顕微鏡が拓く3D/4Dマルチスケール・マルチモーダル材料科学

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マルチスケール化に関し、超高分解能⇔高分解能の切り替え技術を、マルチモーダル化に関しては、X線CT⇔XRDの切り替え技術、およびそれらデータ対応技術に引き続き取り組んだ。エアベアリングステージの導入により、これら3技術を同一ビームラインで同時に組み上げ、これらを数分以内で切り替えられるようにした。マルチモーダル化に関し、分散粒子の追跡による3D塑性歪みマッピングとそれに基づく幾何学的に必要な転位（GND)、統計的に必要な転位(SSD)、原子空孔の3Dマッピングを実施し、TRIP鋼の相変態・損傷挙動を精密に解析できることを確認した。また、アルミニウムに適用した例では、DCT法による多結晶組織の精密計測と水素脆化挙動のイメージングの援用が可能となった。4月放射光実験は、放射光施設SPring-8の高分解能イメージング用ビームラインBL20XUにて、結晶粒径およびオーステナイト相の安定度を制御した低炭素TRIP鋼の変態・破壊挙動に適用した。XRDで得られる結晶方位、転位密度の情報、XCTで得られる粒形状、粒サイズなどの情報と、オーステナイトからマルテンサイトへの応力誘起相変態・損傷・破壊の情報を取得できた。φ1μmに絞った細束X線をラスタースキャンしながら試料を同時に回転させ、試料内の全ての位置に全ての方向から細束X線を入射してX線回折パターンを数十万枚取得する特殊なX線回折実験のデータと位相CTのデータを位置合わせし、これらが25%負荷歪みまでの範囲で充分な精度で対応可能であることを確認した。これにより、ほとんど全てのオーステナイト粒を可視化・特定でき、さらにXRD回折斑点との対応付けによる結晶学的解析が可能になった。