2023年2月13日

ポイント

●中性子ビームを機械に透過させる技術により、閉鎖空間内にある物質の内部温度を可視化。
●透過中性子の分光データに含まれる中性子非弾性散乱の温度依存性の解析により成功。
●従来の温度測定技術では困難であった社会の様々な熱エネルギー問題の解決への貢献に期待。

概要

北海道大学大学院工学院修士課程（研究当時）の三好茉奈氏、同大学大学院工学研究院の佐藤博隆准教授、加美山隆教授並びに英国ラザフォード?アップルトン研究所の国際共同研究グループは、中性子ビームを使った新しい温度可視化技術（サーモグラフィ）の開発に成功しました。

温度測定はあらゆる場面で利用されている工学技術です。しかし、例えば産業製品の閉鎖空間内の物質の、さらに内部の温度を非接触かつ非侵襲で測定することは極めて困難です。そこで当該研究グループは、熱エネルギー工学の技術革新を志向し、物質透過能力の高い中性子を利用する新しいサーモグラフィ技術の開発に取り組みました。

中性子ビームを利用したサーモグラフィ技術は、粒子加速器を利用した加速器駆動パルス中性子源と、中性子飛行時間分析型イメージング検出器を組み合わせたものです。検出器で得られる測定対象を透過した中性子の分光データから温度を計測しますが、本研究では温度に対して大きな変化を起こす中性子非弾性散乱に着目しました。北海道大学大学院工学研究院の電子線形加速器駆動パルス中性子ビーム利用施設「HUNS」において、真空チャンバー内に設置された鉄の内部温度を非接触かつ非侵襲で測定した結果、10℃程度の誤差で温度分布画像を取得することに成功しました。

将来的には、従来の温度測定技術では困難であった工業製品の閉鎖空間内の物質内部の非接触?非侵襲温度測定、ひいては、社会の様々な熱エネルギー問題の解決に資することが期待されます。

なお、本研究成果は、2023年1月13日（金）公開のScientific Reports誌にオンライン掲載されました。

論文名：A new thermography using inelastic scattering analysis of wavelength-resolved neutron transmission imaging（波長分解型中性子透過イメージングの非弾性散乱解析を利用した新しいサーモグラフィ）
URL：https://doi.org/10.1038/s41598-023-27857-0

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真空チャンバー内に閉じ込められた厚さ10 mmの鉄の体積サーモグラフィ