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

开发不仅可以评价形状还可以评价密度和成分的高压中子CT

• 批准号: 22K03763
• 负责人: 有馬 寛
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03763/
• 关键词: 高温高圧; 中性子イメージング; 三次元構造

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。

This study aims to realize the three-dimensional observation of the quantum imaging under high pressure and high pressure, and to improve the utilization of quantum imaging under high pressure and high pressure. X-ray complementary to each other in the field of high pressure CT measurement space resolution energy and quantitative problems in the field of tens of thousands of GPa. In this study, the pressure measurement in the ~10 GPa region was performed using high pressure CT. Considering the constraints of high pressure transmission and generation devices, the development of analytical methods, the accurate three-dimensional distribution of high pressure medium composition/density obtained by transmission image shape analysis, and the implementation of high pressure medium CT measurement methods. Successive approximation reconstruction method is used to establish a new method for evaluating density distribution in GPa domain. In 2022, the optical path tracing method was used to develop the correction method for the incident light source, and the high voltage device was used to combine the incident light source with the high voltage source. The relationship between transmittance and water content and sample shape is discussed in the study of concentration correction for aqueous samples with different water content. The results of this study are based on the following objectives: high-pressure CT imaging, density distribution, etc.