形状だけでなく密度と組成を評価できる高圧中性子CTの開発

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本研究では高圧下でのコンピュータ断層撮影（CT）測定により、応力下における中性子による3次元観察を実現とし、基礎科学から応用に至る幅広い分野での量子ビーム利用の高度化をもたらす。X線と相補的なプローブである中性子に関して、数万気圧を超えるGPa領域での高圧下でのCT測定は空間分解能および定量性に課題があり、活用が進んでいない。本研究では~10 GPa領域での圧力発生に適した装置としてParis-Edinburgh pressを用いた高圧中性子CT測定に着目した。ビーム輸送と高圧発生装置の制約を考慮した解析方法の開発により、透過像について形状だけでなく確度の高い組成/密度の3次元分布が得られる高圧中性子CT測定方法を実現する。逐次近似による再構成法に新たにビーム輸送過程のモデルを組み合わせることで、中性子散乱および高圧発生装置の影響を低減し、短時間測定で高精度かつ高空間分解能の3次元モデルを構築することにより、GPa領域での密度分布評価方法を確立する。2022年度は光路追跡法による入射ビーム発散の補正方法の開発を行い、高圧装置と組み合わせた中性子CT撮影において数百ミクロンの空間分解能を達成できることを、テスト撮影により明らかにした。また軽水素含有量が異なる含水鉱物試料の中性子ラジオグラフィ撮影により、参照試料を用いた濃度校正の検討を行い、透過率と水素含有量の中性子エネルギー依存性および試料形状依存性を明らかにした。これらの成果は、次年度以降の目標である高圧中性子CT撮影における密度分布評価に資するものである。