Development of non-destructive isotopic analysis method using muon beam

开发使用μ子束的非破坏性同位素分析方法

• 批准号: 22H02107
• 负责人: 二宮 和彦
• 金额: $ 7.99万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02107/
• 关键词: 負ミュオン; 同位体分析; 非破壊分析; ガンマ線; 核反応; ミュオン原子

本研究では、スイスのポールシェラー研究所で供給される大強度の負ミュオンビームを実験に利用した。本年度は、申請書に基づき、種々のテスト測定と鉛の同位体に注目した実験を実施した。まずは高効率のX線、ガンマ線システムをポールシェラー研究所において構築し、その評価のためにコバルトをはじめとするいくつかの金属単体へのミュオン照射を行い、放出されるミュオン特性X線、および即発的に放出される核吸収ガンマ線の測定を行った。さらに質量数206, 207, 208の鉛の濃縮同位体試料に対してミュオン実験を実施した。それぞれの実験で得られたスペクトルから、ミュオン特性Ｘ線とガンマ線の強度の解析を行った。ミュオン特性Ｘ線の測定からはミュオンの停止数を、ガンマ線の強度からはミュオン原子核反応により生成した励起準位の分布を求めた。コバルトのミュオン照射結果を解析することにより、本研究の結果は過去に報告されている文献の結果と一致することが明らかになった。また、過去の文献では報告されていない、強度の低いピークについても定量でき、ミュオン原子核反応により生成する核準位の情報を更新できただけでなく、その制度についても上げることができた。鉛の濃縮同位体の結果を解析することで、各同位体でできる生成核分布の違いを明らかにした。また、ミュオン特性Ｘ線で得られる同位体シフトについても観測し、今後の実験において必要な統計の見積もりなど、有用な基礎データが得られた。質量数204の鉛の濃縮同位体試料については、次年度以降の実験を想定して調達を行った。

在这项研究中，我们使用了在瑞士的Paul Scheller Institute提供的大强度负元束进行实验。今年，根据申请表，进行了各种针对铅同位素的测试和实验。首先，在Paul Scheller实验室构建了一个高效的X射线和伽马射线系统，为评估，包括钴辐射在内的几种金属，包括Muon辐射，并测量释放的MUON特性X射线和立即的核吸收Gamma射线。此外，在质量数为206、207和208的浓缩同位素样品上进行了MUON实验。从每个实验中获得的光谱中分析了MUON特性X射线和伽马射线的强度。 MUON特性X射线测量值显示了MUON停止的数量，并且γ射线强度显示了MUON核反应产生的激发水平的分布。分析钴元辐射的结果表明，这项研究的结果与先前文献中报道的结果一致。此外，可以量化先前文献中未报告的低强度峰，并且不仅更新了MUON核反应产生的核水平的信息，而且还可以提高系统。通过分析富含铅的同位素的结果，我们揭示了每个同位素可以实现的生产核分布的差异。此外，还观察到了用MUON特征X射线获得的同位素移位，并获得了有用的基本数据，例如获得未来实验所需的估计统计数据。采购了质量为204的铅的浓缩同位素样品，并假设这将是从明年开始的实验。

项目成果

Non-destructive and position selective elemental analysis method using negative muon

使用负μ子的无损和位置选择性元素分析方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Matsuyama Tsugufumi;Tanaka Yudai;Nakae Masanori;Furusato Takumi;Tsuji Kouichi;Kazuhiko Ninomiya
• 通讯作者: Kazuhiko Ninomiya

素粒子ミュオンによる鋼鉄中炭素濃度の非破壊深度分布測定

利用基本粒子μ介子无损测量钢中碳浓度的深度分布

• 发表时间: 2023
• 作者: Chisato ito;Kosuke Ino;Hitoshi Shiku;二宮和彦
• 通讯作者: 二宮和彦

Non-destructive Elemental Analysis of Lunar Materials with Negative Muon Beam at J-PARC

J-PARC 使用负 μ 子束对月球材料进行无损元素分析

• DOI: 10.1088/1742-6596/2462/1/012004
• 发表时间: 2023
• 期刊: J. Phys.: Conf. Ser.
• 作者: I-Huan Chiu;Kentaro Terada;Osawa Takahito;Changkun Park;Soshi Takeshita;Yasuhiro Miyake;and Kazuhiko Ninomiya
• 通讯作者: and Kazuhiko Ninomiya

Development of Nondestructive Elemental Analysis System for Hayabusa2 Samples Using Muonic X-rays

利用 Muonic X 射线开发隼鸟 2 号样品无损元素分析系统

• DOI: 10.1021/acsearthspacechem.2c00303
• 发表时间: 2023
• 期刊: ACS Earth Space Chemistry
• 作者: Takahito Osawa;Shunsaku Nagasawa;Kazuhiko Ninomiya et al
• 通讯作者: Kazuhiko Ninomiya et al

CdTe検出器によるミュオンX線の三次元元素イメージングシステムの開発

利用CdTe探测器开发μ子X射线三维元素成像系统

• 发表时间: 2022
• 作者: 邱奕寰;大澤崇人;武田伸一郎;桂川美穂;長澤俊作;南喬博;高橋忠幸;渡辺伸;久保謙哉;水本和美;齋藤努;谷口秋洋;浅利駿介;梅垣いづみ;下村浩一郎;二宮和彦
• 通讯作者: 二宮和彦