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JAEA-Review-2010-065.pdf:15.99MB - 日本原子力研究開発機構

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4-48<br />

<strong>JAEA</strong>-<strong>Review</strong> <strong>2010</strong>-065<br />

Development of Neutron Optics Devices<br />

Using Proton Microbeam<br />

T. Sakai a) , R. Yasuda a) , H. Iikura a) , T. Nojima a) , M. Matsubayashi a) , M. Kohka b) ,<br />

T. Sato b) , T. Ohkubo b) and Y. Ishii b)<br />

a) Materials Science Research Division, QuBS, <strong>JAEA</strong>,<br />

b) Department of Advanced Radiation Technology, TARRI, <strong>JAEA</strong><br />

We have developed two fundamental techniques to manufacture neutron optics devices. One is on-line beam targeting<br />

method and another is software for conversion of image data to coordinates data. Line&space test-chart for spatial resolution<br />

measurement on neutron radiography technique was successfully created.<br />

中性子ラジオグラフィ(NRG)法は、学術研究や産<br />

業利用をはじめ、水(水素)分布を可視化する非破壊<br />

分析法として、良く用いられている手法の一つである。<br />

近年、燃料電池自動車の実用化を目指した研究開発が<br />

官民において盛んに行われているが、そのための分析<br />

手法の一つとしても、NRG 法は非常に注目されている。<br />

しかしながら中性子ビームの平行度等の問題により、<br />

現状の NRG の空間分解能は数十 m 程度であり、燃料<br />

電池開発で要求される 10 m 程度の空間分解能は達成<br />

できていない。そこで NRG 法の高度化を目指し、プ<br />

ロトンマイクロビームによる微細加工技術を利用して、<br />

中性子光学用素子の開発に着手した。<br />

試作した素子は、中性子用のコリメーターと空間分<br />

解能を評価するためのテストチャートである。中性子<br />

は透過性が強いため、素子の厚みは極力厚い方が望ま<br />

しい。そこで加工に用いるプロトンビームとしては、<br />

シングルエンド加速器の最大加速電圧である 3 MeVの<br />

ビームを用いた。またコリメーターとするアクリル樹<br />

脂製試料の中心には、位置合わせ用のマーカーを機械<br />

加工により付けてあるため、その位置に正確にビーム<br />

を照射する必要がある。そこで、SB ラインに設置され<br />

ている光学顕微鏡の像を、マイクロ PIXE 測定用のソ<br />

フトウエア 1) 上に表示できるようにし、ビーム照射位<br />

置を顕微鏡下で観察しながら調整できるようにした。<br />

これにより、ビームの照準を正確に行うことが可能に<br />

なった。2009 年度においては、直径 100 m のコリメ<br />

ーター作製に成功し、今後 10 m 径のコリメーターを<br />

製作する予定である。<br />

テストチャートの加工に関しては、空間分解能を評<br />

価するため、サイズの異なるラインペア(Line&Space)<br />

を貫通孔で作製する必要がある。パターンに関しては、<br />

CAD ソフトウエアで作成し、その画像データを座標デ<br />

ータに変換するためのソフトウエアを開発した。この<br />

ソフトでは、JPEG もしくは BITMAP 形式の画像デー<br />

タを読み取り、任意の閾値により二値化、座標データ<br />

に変換することが出来る。Fig. 1 にテストチャートの<br />

画像パターンを示す。このデータを元に、75 m 厚の<br />

アクリルシートにビーム照射を行い、エッチング処理<br />

を施した。その結果を Fig. 2 に示す。<br />

本年度においては、プロトンマイクロビームを用い<br />

て中性子光学素子を作製するための要素技術の開発を<br />

行った。今後、実素子を開発し、中性子を用いて素子<br />

の特性評価試験を行う予定である。<br />

- 172 -<br />

Fig. 1 Line&space test-chart pattern for evaluation of<br />

neutron radiography spatial resolution.<br />

Fig. 2 Microscopic photograph of a fabricated<br />

test-chart. The line patterns are passed through<br />

the sheet.<br />

Reference<br />

1) T. Sakai et al., Nucl. Instrum. Meth. B 390 (1998)<br />

136-138.

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