Development of image processing method to significantly improve the energy resolution of WDS-PIXE

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本研究では、イオンビームを用いた高エネルギー分解能の分析手法の構築を目指している。イオンビームをターゲットに照射することで発生する特性X線から含有元素の特定を行う荷電粒子線励起X線分光（Particle Induced X-ray Emission：PIXE）法は高感度の分析が可能であり広く用いられている手法である。このエネルギー分解能を飛躍的に向上させるために分光結晶を導入した波長分散型PIXE（WDS-PIXE）法は、これまでにも研究されているが、本研究の特徴は、CCDイメージセンサーで取得した特性X線の輝点に対し、3つの画像処理技法（重心処理、超解像処理、画素ずらし）を導入するところにある。従来法ではX線を検出するための真空容器を大きくし、X線光源と検出器の距離を大きくとることでエネルギー分解能を高めるという手法がとられていた。本研究では、真空容器全体を小型化し、X線の集光効率を高く確保しつつ、エネルギー分解能の劣化を画像処理技法の導入により従来型と同等に保持することにある。これまでにX線の輝点をCCDイメージセンサーで取得し、画像処理技法が適用可能であることを確認してきた。2022年度は、製作した真空容器内に分光結晶や検出器を配置するための治具に関する検討を進めるとともに、ビーム試験等を実施した。分析対象とする試料の従来方式でのPIXE測定を実施するなど、WDS-PIXEと比較するための準備を進めてきた。上記の研究成果は2022年11月（NSS-20-154）のIEEE/NSS/MIC2022、2022年9月（22a-C205-9）と2023年3月（16p-D519-15）の応用物理学会、2023年3月（2E07）の日本原子力学会において報告した。