201N（イメージング）
PF BL14C

位相イメージング法を用いた X 線サーモグラフィーの検討
Feasibility study of X-ray thermography using
phase-contrast X-ray imaging
米山明男 1、兵藤一行 2
1(株)日立製作所研究開発グループ、2KEK PF
低炭素社会の実現には，熱の制御（サーマルマネージメント）が不可欠である。しかし、現在普及しているサーモグラフィーでは物体内部を観察できないという制約があり、効率的な制御開発におけるネックとなっている。そこで、本研
究ではＸ線の高い透過能と位相イメージング法の高感度特性に着目し、電子密度と温度が比例することを利用して、物体内部の温度を非破壊で計測できる新しい「Ｘ線サーモグラフィー」の開発を試みた。
位相イメージングには BL14C 常設の結晶Ｘ線干渉計を採用した撮像システ
ム[1]を用いた。水で満たしたセルを干渉計の物体波光路内に設置し、セル側面に設けたヒーターで水を加熱しながら観察を行った（図 1）。像検出にはファ
イバーカップリング型画像検出器観察を用い、各像の露光時間を 0.2 秒、縞走
査法における走査数を 3 とした（時間分解能は 0.6 秒）。図 2 に経時的な観察結果を示す。ヒーター加熱を開始すると同時に周辺の温度が上昇し、次第に上部に広がり、上端に達した後は横方向に広がる様子を電子密度の変化か
ら初めて可視化することに成功した。なお、ヒーター近傍における温度上昇は＋32 度であり、同時に測定したサーモグラフィーの結果とほぼ一致した。
[1] A. Yoneyama, et al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 523,217 (2004).

図１ サンプルの模式図

図 2 加熱時の経時的な温度変化

202N（イメージング）
MLF-BL22

螺鈿における中性子イメージング研究の現状
Present Status of Neutron Imaging at RADEN
松本吉弘１、ジョセフ・ドン・パーカー１、林田洋寿 1、廣井孝介 2、蘇玉華 2、
瀬川麻里子 2、中谷健 2、及川健一 2、甲斐哲也 2、篠原武尚 2、鬼柳善明 3
１ 総合科学研究機構、２ 原子力機構、３ 名大J-PARC MLF の BL22 に設置された世界初のパルス中性子イメージング
専用装置「螺鈿 1」は、2015 年度に共用を開始し、国内外のユーザーに広く利用されている。螺鈿では、観察対象の結晶組織情報を取得する「ブラッグエッジ法 2」、元素・温度情報を取得する「共鳴吸収法 3」、磁場情報を取得する「偏極中性子法 4」などの、パルス中性子の特徴を活かしたエネルギー分析型イメージング手法の開発が行われている。さらに、
これらのイメージング手法を用いた成果創出に不可欠な、最新の計数型
検出器 5-7 の整備と高度化も継続的に進められている。発表では、実製品について行った研究例を交えながら、螺鈿におけるエネルギー分析型イメージング手法と計数型検出器の現状、及び今後の開発目標について紹介する。
また、螺鈿では白色中性子とカメラ型検出器を用いたコンベンショナルな中性子イメージング（ラジオグラフィ/トモグラフィ）手法の高度化も並行して進められている。今年度は空間分解能の向上を目標に、従来品よりも厚さの薄いシンチレータを新規導入し、合わせてカメラ型検出器の撮像系の構造を改良した。その結果、二次元空間分解能を約 50µm まで向上させることに成功した。
詳細については、実製品について行った中性子ラジオグラフィ/トモグラフィの研究例を交えながら発表にて紹介する。
[1] T. Shinohara et al., J. Physics: Conf. Series 746 (2016) 012007.
[2] H. Sato et al., J. Physics: Conf. Series 251 (2010) 012070.
[3] H. Sato et al., Nucl. Instr. and Meth. A 605 (2009) 36.
[4] T. Shinohara et al., Nucl. Instr. and Meth. A 651 (2011) 121.
[5] J.D. Parker et al., Nucl. Instr. and Meth. A 726 (2013) 155.
[6] S. Uno et al., Phys. Proc. 37 (2012) 600.
[7] S. Sato, JPS Conf. Proc. 8 (2015) 051001.

203N（イメージング）
BL-27B

イメージング XAFS による異種元素間の化学的相関解析
Chemical correlation analysis between different
elements probed by imaging XAFS technique
岡本芳浩 1、永井崇之 2、小林博美 3、畠山清司 3、塩飽秀啓 1
1
JAEA 原科研、2JAEA 核サ研、3㈱E&E テクノサービス
我々は、イメージング XAFS 分析の拡張版である、異種元素間の化学的相
関解析を、様々な物質を対象に適用している。これは、通常は１種類の元素に適用するイメージング XAFS 測定を、同一試料の同一視野において、２つの元素を対象に行うことで、存在量や化学状態の空間的な分布の違いを数値化する。これにより、２元素間の空間的な分布の違いがどのような理由で生じたのか、一方の元素の化学形の特徴がもう一方の元素の存在によって特徴付
けられているなどの、化学的な相関関係を導出することができる。これまでに、
土壌中の鉄とセシウム、吸着材中のチタンとストロンチウム、ガラス固化試料
中のルテニウムとロジウムなどにおいて、２元素間の相関関係の導出に成功している。
ここでは、ホウケイ酸ガラスに高レベル放射性廃液の模擬廃液を混合したガラス試料に、化学的相関解析を適用した結果を報告する。測定では、同じ試料の同じ位置に対して、ルテニウムとロジウムの K 吸収端を対象に、イメージ
ング XAFS を実施した。次に、画像中の各ピクセルについて、２元素の XAFS ス
ペクトルを導出し、その吸収端ジャンプ量を求めた。ルテニウムとロジウムのジャンプ量を X-Y プロットした２例を、図１に示す。図１(a)では、右上がりの傾向があり、ルテニウムとロジウムの間に比例関係の相関が認められる。一方、
図 1(b)では、そのような相関は認められない。プロット中の各点は、イメージ
ング画像中のピクセルに対応し、さらに
XAFS スペクトルが得られているので、化学状態の識別（金属か酸化物か等）が可能である。これらの手法を用いて、ルテニウムとロジウムの間の化学的な
Fig.1
ガラス固化試料中のルテニウ
相関関係について解析した例を報告す ムとロジウムのイメージング XAFS による吸収端ジャンプ量
る。

(a)

(b)

204N
（イメージング）
MLF-BL22

螺鈿における偏極中性子イメージングの開発とその応用
Development of polarized neutron imaging at RADEN
and its applications
廣井孝介 1、篠原武尚 1、林田洋寿 2、ジョセフ・ドン・パーカー2、蘇玉華 1、及川健一 1、甲斐哲也 1、鬼柳善明 3
1 原子力機構 J-PARC センター、 2 総合科学研究機構、3 名古屋大学
物質・生命科学実験施設(MLF)の BL22 に設置されたエネルギー分析型中性子イメージング装置「螺鈿」では、偏極パルス中性子を利用した磁気イメー
ジング手法の開発が行われている。本手法は磁場中での中性子スピンの歳差回転により起こる中性子偏極度変化を位置依存で取得し、そのエネルギー（波長）依存性を解析することで中性子の飛行経路中の磁場を定量評価するものである。それにより、中性子の高い物質透過能を活かした物質内部の磁気情報が取得可能であるとともに、一度に観察可能な視野範囲が数 cm 四方と比較的広いことから、他の磁気イメージング手法では困難であった稼動状態のモーターやトランス等の磁気製品内部の磁場評価への応用が期待されている。我々は本手法の実用化に向けて、交流磁場解析技術の開発や小型モーターを対象とした磁気イメージング試験を実施してきた。本発表では我々が開発している偏極パルス中性子を用いた磁気イメージング手法と、螺鈿にて行われているその応用研究の最近の結果を紹介する。
我々は稼動状態の磁気製品観察に向けた試験として、約 50Hz の交流磁場により駆動させた小型モーターに対する磁気イメージング試験を実施した。先行研究の結果から、測定により得られる偏極度分布はモーター周辺の磁場の方向情報に対応することが分かっており、偏極中性子の量子化軸方向を変化させて測定することにより、モーターを駆動させている磁場の方向分布を観察することができる。また、直流磁場によりモーターを静止させた状態と、交流磁場により駆動させた状態では、偏極度分布に差異が生じることが分かった。これは駆動時と静止時における磁場分布の変化に起因しているものと考えられ、
渦電流損失等のモーターの損失原因の理解に繋がる情報である。現在この違いが生じる原因に関して、モーター内部の磁場分布を再現したシミュレーションデータとの比較を用いながら、詳細な解析を進めている。
当日はこれらの結果に加え、トランスに用いられる方向性電磁鋼板の磁区観察やトランス試験機の漏洩磁場観察の結果に関しても紹介する。
本研究は文部科学省 光･量子融合連携研究開発プログラムの支援により実施された。

205N（イメージング）
PF-BL14B

X 線位相ラミノグラフィーの開発
Development of X-ray Phase-Contrast Laminography
KEK-PF 平野馨一、高橋由美子、兵藤一行、木村正雄
Ｘ線イメージングでは、通常、試料像の三次元再構成はコンピュータ断層撮
影（computed tomography、略称 CT）によって行われる。しかし、従来の CT には、幾つかの問題があった。第一の問題は、試料のサイズが検出器の視野やビームのサイズ（通常の放射光実験では数 cm 角程度）よりも小さくなければならないことである。この制約のせいで、SR-CT では大きな試料の観察がこれまで困難だった。第二の問題は、十分なＸ線透過強度を確保して解析精度を向上させるために、試料の厚さを十分に薄くしなければならないことである。
このような諸問題を解決するために、最近、トモシンセシスの発展形であるコ
ンピュータラミノグラフィー（computed laminography、略称 CL）が開発され、放射光実験に利用されるようになりつつある[1]。CT の場合、試料の回転軸を光軸に対して直交するように配置する必要があるが、CL の場合、このような制約はなく、回転軸を光軸に対して任意の角度で傾けることができる。このことから、理論的には CL は CT の拡張・一般化と見なすことができる。この一般化のおかげで、CL では上記の制約が緩和され、CT では観察が困難だった試料についても観察することができる。例えば、CL は面内に広がった試料の関心領域を観察するのに特に有効である。
SR-CL はこれまで、伝搬法や回折格子干渉計によるＸ線位相イメージングに応用されてきた[2, 3]。ところが、最近、アナライザー結晶によるＸ線位相イメージングの方がこれらの手法よりも高い感度を持つことが理論的・実験的に示された[4]。そこで、本研究では SR-CL をアナライザー結晶によるＸ線位相イ
メージングに応用することを試みたので、その成果について報告する[5]。
本研究の一部は内閣府の総合科学技術・イノベーション会議の戦略的イノ
ベーション創造プログラム（SIP）「革新的構造材料」（ユニット D66）（管理法人：
JST）の支援により実施した。
参考文献[1] L. Helfen, T. Baumbach, P. Mikulik, D. Kiel, P. Pernot, P. Cloetens and J. Baruchel: Appl.
Phys. Lett. 86 (2005) 071915.
[2] L. Helfen, T. Baumbach, P. Cloetens and J. Baruchel: Appl. Phys. Lett. 94 (2009) 104103.
[3] S. Harasse, N. Hirayama, W. Yashiro and A. Momose: Proc. SPIE 7804 (2010) 780411.
[4] P. C. Diemoz, A. Bravin, M. Langer and P. Coan: Opt. Express 20 (2012) 27670.
[5] K. Hirano, Y. Takahashi, K. Hyodo and M. Kimura: J. Synchrotron Rad. 23 (2016) 1484.

206N（イメージング）
PF-BL14B

日本刀断面の DEI 法による観察
Observation of cross-section of Japanese sword by
DEI method
水野 薫 1，森川公彦 1，ﾌｧﾑ ﾎｱﾝ ｱﾝ 1，森戸茂一 1，大庭卓也 1，岡本博之 21 島根大院理工，2 金沢大医薬保健

たたら製鉄により得られた玉鋼（和鋼）から作製された日本刀は，高い硬度と靱性の両立などいくつかの興味ある特性を持っている。そのため数多くの研究が昔から行われてきたが，その性質が完全に解明されたとは言い難い状況である。特にＸ線イメージング法による研究では吸収法による透過写真の撮影が行われている程度である。日本刀は炭素量が少なく柔らかい心鉄を，炭素量が多く硬い皮鉄で包んでいる。そのため断面を吸収法で観察しても吸収差はほとんど存在しないため，一様な像しか観察されない。しかし，屈折コント
ラスト法ではわずかな屈折率の差をもつ物体や領域の像が強調されて可視化できる可能性があるため，断面の観察を行った。
試料は約 600 年前に製作された日本刀“沖光”より切り出した厚さ 0.2mmの断面である。観察は Diffraction-Enhanced X-ray Imaging 法(DEI 法)を用いた。実験は KEK-PF の精密 X 線光学実験ステーション（BL-14B）で行なった。
34.5keV の X 線を断面に垂直に照射して，屈折像を CCD カメラで観察した。
図１にロッキングカーブの高角側の半値位置で撮影したＸ線屈折コントラス
ト写真を示す。図２(a)は図 1 の点線で囲まれた部分を拡大した写真，(b)は(a)と同じ場所を低角側の半値位置で撮影した写真である。図２(a)と(b)を比較す
ると同じ場所に斑点が観察できる。しかし，斑点の像のコントラストが(a)と(b)とで反転しており，この像が屈折に起因していることが確認できた。図３に同じ場所の光学顕微鏡写真を示す。図２に見られる斑点が図３には見られない。
つまり，試料内部の原因により，屈折像が得られていることが確認できた。

1mm

1mm

5mm

図１

(a)

図２

(b)

図３

207N
（イメージング）
PF-BL14C

X 線 Talbot-Lau 干渉計を用いた in-situ 位相 CT によるポリ
マーブレンド相分離構造の観察
Observation of phase separation of polymer blend
with in-situ X-ray phase tomography using
Talbot-Lau interferometer○

呉 彦霖 1, 2、高野 秀和 1, 2、村上 岳 3、百生 敦 1, 2
(1.東北大多元研、2.JST-ERATO、3.東北大院工)近年、高感度 X 線撮像技術として注目されている X 線位相イメージング法において、従来の静的撮影を主としていた利用形態から脱却した動的撮影への応用が進められている。我々はこれまでに、白色放射光で機能する X 線
Talbot（-Lau）干渉計と高速 X 線検出器による高速撮影で、試料構造の時間変化を捉える４DCT 法の開発を行ってきた［1,2］。本研究では X 線 Talbot-Lau
干渉計を用いた in-situ 位相 CT 計測により、加熱環境中のポリマーブレンドの相分離構造の経時変化を高感度で観察することを目的とした。
高輝度の白色放射光を利用することで、フレームレート 1000Hz の高速度撮影を行った。CMOS カメラを用いた画像検出器を用いることで 1rps の回転速度
で位相 CT 測定を行った。X 線 Talbot-Lau 干渉計は 30 µm 周期の光源格子
G0、4.5µm 周期の位相格子 G1 と 5.3µm 周期の吸収格子 G2 の 3 枚の透過型
回折格子から構成され、試料の回転と並行する連続縞走査を用いる位相 CT
測定法により撮影した［3］。実験で用いたポリマーブレンド試料はポリスチレン(PS)とポリメチルメタクリレート(PMMA)を二軸押出混練機によって機械的に混合することで作製し、Al 製チューブ中に入れて撮影した。
試料温度は所望のシーケンスで保持できるようになっており、同一試料の加熱による構造の変化を追跡した結果、時間の経過に伴って相分離構造が拡大していることが観察できた。図 1 は約 3時間経過した状態での測定により得られた位相断層像ある。PS 相と PMMA 相を明瞭に識別できるコントラストが得られている。
参考文献[1] A. Momose et al. Opt. Exp. 17, (2009) 12540.
[2] A. Momose et al. Opt. Exp. 17, (2011) 8423.
[3] S. Kibayashi et al. AIP Proc. 1446, (2012) 261.

図１．ポリマーブレンド位相 CT

208N（イメージング）
PF-BL14B，BL14C

放射光 X 線 CT による構造材料の内部構造観察
Observation of internal structure of structurematerials using synchrotron X-ray CT
高橋由美子，平野馨一，兵藤一行，木村 正雄
KEK-放射光内閣府戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)｢革新的構造材料｣の先端
計測ユニットでは各種分析技術を駆使してマルチスケールで航空機用構造材
料の劣化、亀裂や破壊にいたる現象を解明し、耐熱性・耐環境性に優れた航空機材料のデザインを可能にするための研究を行っている。
その一環として放射光 X 線 CT を用い、ジェットタービンなどへの適用素材である炭素繊維強化プラスチック（Carbon Fiber Reinforced Plastics; CFRP）の内部構造を観察する方法を検討している。試料は引っ張り試験後の CFRP 試験
片で、亀裂発生直後の初期状態から亀裂が 3 次元空間中を異方的に伸展する過程を非破壊で観察することが目的である。
実験は BL-14B、 BL-14C で行った。X 線エネルギーは 20 keV で、試料下流に非対称結晶（Si(220)、非対称因子 0.2）を配して水平方向に約 4.5 倍画像を拡大し、空間分解能を 3 μm 程度に向上させた。
吸収コントラスト法で CT を測定したところ CFRP の繊維束が明瞭に識別された。引っ張り試験による亀裂の初期状態では繊維束の乱れのようにしか見えないが、繊維軸と垂直な方向に亀裂が大きく進展した状態では繊維束が破断している様子が確認できた。さらに、引っ張り試験で破断した試料では内部層がブロック状に分断され繊維方向が回転しているものも見られた。
今後さらに詳細な検討を行っていく予定である。
本研究の一部は内閣府の総合科学技術・イノベーション会議の戦略的イノ
ベーション創造プログラム（SIP）「革新的構造材料」（ユニット D66）（管理法人：
JST）の支援により実施した。

209N（イメージング）
PF-BL14C1

X 線タルボ干渉計を用いたストロボスコピック CT 法の開発
Development of Stroboscopic CT Using X-Ray Talbot
Interferometer高野秀和 1,2、Margie P. Orbinado1、呉彦霖 1,2、矢代航 1,2、百生敦 1,2
１ 東北大学多元研、２ JST-ERATO
X 線回折格子を利用したタルボ干渉計は、位相計測のみならず局所的な散乱能を可視化できるマルチモーダルなイメージング法として応用されている。また、設計波長に対して干渉に寄与し得る帯域が広いため、白色放射光においても機能する。この特徴により、分光器を通さない大強度 X 線を用いることができるため、トモグラフィを高速で取得することで３次元構造の時間変化を得る
４DCT 法へ応用されている[1]。その時間分解能はサブ秒～秒オーダーであり、それより早い試料変化を捉える事は難しいが、構造変化のない繰り返し現象の場合、現象のフェーズと同期した投影像を取得することにより、瞬間的な３次元構造が得られる。このようなストロボスコピック CT について、白色放射光を利用した測定を試みた。
実験は BL-14C1 にて縦型ウィグラーからの白色光を用いて行った。熱負荷を低減させるフィルターの効果により、中心エネルギーは 28.8 keV であり、対応する位相回折格子、吸収回折格子を用いたタルボ干渉計を構築した。各格子を面内方向に回転をずらすことによりモアレ縞を生成させ、一枚の撮影で画像を得ることができるフーリエ変換法を用いた。残光特性の良い P46 蛍光体を用いた可視光変換型 X 線画像検出器を使用し、最後段の高速度カメラによりフレームレート 1500 Hz で高速撮影を行った。試料は振動子に接続したスポンジを用い、固定壁を配置することで 45.45Hz の繰り返し変形を加えた。振動子と試料を回転させることにより、CT 測定を行った。試料に半回転で 250 回の繰り返し変形を与えた測定を行い、フーリエ変換法により求めた散乱像を用いてCT 再構成を行った。結果、1 回の繰り返し現象を 1500Hz で分割した３次元像が得られ、サブミリ秒でのストロボスコピック CT 測定に成功した。
参考文献[1] A. Momose et al., Opt. Express 19, 8423 (2011).

210N（イメージング）
PF-BL6C

蛍光 X 線ホログラフィーによるTa ドープ Fe2VAl ホイスラー型熱電材料の局所構造解析
Local structural analysis of Ta-doped Fe2VAl
Heusler type thermoelectric materialusing X-ray fluorescence holography
木村耕治１、林好一１、山本健太１、J. R. Stellhorn２、戎佳宏３、八方直久４、
田尻寛男５、尾崎徹３、細川伸也２、宮崎秀俊１、西野洋一１
１ 名工大院工、２ 熊大院先端、３ 広島工大院工、４ 広島市大院情報、５ JASRI/SPring-8
熱電発電は材料の両端に与えた温度差を電気エネルギーに直接変換する技術であり、環境問題解決に向けてその重要性が高まっている。Fe2VAl 系熱電材料[1]は、安全性、資源性、機械強度の点で既存材料よりも優れており、幅広い普及が期待されている。一方で、熱伝導率が実用材料と比較して約一
桁高く、温度差を効果的に保つことができない点で改善が求められている。これまで、第四元素ドープによる熱伝導率の低減が報告されている[2]。この要因として、ドーパントと母材原子との質量差およびドーパントまわりの格子の著しい変調が熱伝導を担うフォノンを散乱する効果が考えられている[2]。しかし、元素添加に伴う局所的な格子の変調を直接観測した例はないため、現象論的な議論に留まっているのが現状である。この効果の詳細な理解は、ドープ条件を最適化する上で有用な指針を提供する可能性を秘めている。
蛍光 X 線ホログラフィー(XFH)は、特定元素周辺の原子配列を３次元可視化する手法である[3]。特に、XFH は原子位置の揺らぎを敏感に検出するため、添加元素まわりの格子歪みを精度よく評価できる。
本研究では、Ta ドープ Fe2VAl (Fe2V0.95 Ta0.05Al)
単結晶を対象に XFH 実験を実施し、Ta の Lα 線および置換元である V の Kα 線を記録した。測定は、SPring-8 の BL13XU およびフォトンファクトリーのBL6C で実施した。図 1 に Ta の Lα 線のホログラムを示す。定在波線が明瞭に観測されており、良図 1 Ta0.05Fe2V0.95Al 単結
好なデータが得られたことが分かる。発表では、晶のホログラム。Ta の L
再生した原子像の強度に着目し、Ta および V まわ
線を記録。
りの再生像の違いについて議論する。
[1] Y. Nishino et al., J. Appl. Phys. 115, 123707 (2014).
[2] M. Mikami et al., J. Appl. Phys. 111, 093710 (2012).
[3] K. Hayashi, et al., J. Phys. : Condens. Matter 24, 093201 (2012).

211N（イメージング）

PF-BL14B

単スリット法における散乱像の分解能評価
Evaluation of resolution of scattering image obtainedby single slit method
藤森 茜１、森川公彦２、岡本博之３、水野 薫２
１ つくば国際大医療保健、２ 島根大学総合理工、３ 金沢大医薬保健
X 線により物体内部を観察するには、吸収と位相変化を利用する方法とがある。後者は吸収差を利用する方法が不得意な、軽元素からなる物体でも検出可能である。この手法には、DEI 法や、タルボ･ロー干渉計を用いた方法が有り、Ｘ線の位相変化情報を検出する能力も高く、実用化を目指し研究が進められている。一方、これらの手法は高品質な Si 結晶や精密加工された干渉計などが必要なこと、装置の設置や調整に「職人的な技術」が必要なこと等の問題も有る。そこで我々は、これらの方法に比べ、単純な原理に加え、簡単な光学系で位相情報（屈折、散乱）を画像化する方法を開発した。今回は特に、この手法で得た散乱像に関する分解能評価を行った。
今回使用した装置は、上流から順に、単スリット、試料、CCD カメラを直列に配置した光学系である。単スリットにより線状に整形された X 線が試料を通過すると、①試料の吸収による積分強度の減少、②屈折による強度分布位置の移動、③散乱による強度分布（標準偏差）の広がりに起因した変化が生じる。
本手法では、CCD カメラ上で観測された強度分布に生じたこれらの変化に対し、統計的な処理を行った上で画像化を行う。実験は KEK-PF、BL14B で行い、20.7keV の X 線を用いた。試料として、発泡性樹脂（タフウォーター）とメラミン
スポンジを用いた。両者とも位置によって厚みが変化する「くさび型」に加工した上で撮影を行った。
撮影結果から、試料が無いときの強度分布の標準偏差S0 と試料が存在するときの標準偏差 S をもとめ、その比 S/S0を画像化し散乱像とした。タフウォーターとメラミンスポンジ
について得られた像を図１(a)、(b)に示す。まず、両試料ともに、S/S0 の値は、試料の厚み d とともに、exp(μS・d)のような指数関数的変化をすることが分かった。μS の値はタフウォー
タ ー と メ ラ ミ ン ス ポ ン ジ に つ い て そ れ ぞ れ 、 0.024 、
0.0089[mm-1]であった。この結果から、これらの材質においては内部で均質な散乱が生じると考え、どの程度の S/S0 まで観察が可能か分解能を調べた。すると、両者においておよそ S/S0=1.01 より大きければ観察可能であることが分かっ5mmた。このことから、今回使用した光学系において、散乱像の(a)(b)
S/S0 についての分解能は 1.012 であることが分かった。
図１

212N
（イメージング）
PF-BL２０B

回折条件を制御した三次元トポグラフィによる
ダイヤモンド結晶中の面欠陥の観察
Observation of plane defects in diamond crystals by
three-dimensional topography controlled diffraction
conditions
森川公彦１，高野駿太朗 2，中野智志 3，岡本博之 4，水野 薫 1
1 島根大総合理工，2 金沢大自然科学，3 物質・材料機構，4 金沢大医薬保健
ダイヤモンドアンビルセル（DAC）を使った高圧実験においては，ダイヤモン
ド結晶が目標圧力まで破壊しないことが求められる．そのため，結晶の事前評価が要望されている．しかし，ダイヤモンドの格子欠陥の研究は金属や半導体材料などに比べて大きく遅れている．特にダイヤモンドの破壊や塑性実
験については硬度が高く手軽に行えないため，報告された研究例はほとんどない．そこで DAC に使用されるダイヤモンド結晶を用いて，高圧力をかける
前後での欠陥の変化を調べるため，三次元Ｘ線トポグラフィによる観察を行った．さらに我々はこの手法に改良を加え，より詳細な歪情報を得ることができる，ロッキングカーブを参考にした三次元トポグラフィを考案した．
実験は高エネルギー加速器研究機構(KEK-PF)の高速トポグラフィックステ
ーション(BL-20B)で行った．高圧実験用ダイヤモンドアンビルに使用した結晶を試料とした．スリット幅は 10μm とし，回折面は(333)で，波長 0.521Åの単色
X 線を使用した．試料を鉛直に 5μm ずつ移動させつつ，断層トポグラフを約500 枚撮影した．その後，画像処理ソフト ImageJ を用いて三次元化した．同様に，結晶を微小回転させ回折条件を変化しつつ，いくつかの回折角で断層トポグラフを撮影した．そして，画像のピクセル毎の回折強度曲線をもとめ，それを元に積分強度像，期待値像，強度分布広がり像のトポグラフを作成した．
図１に 100GPa を印加した後の(111)断層像を示す．(a)積分強度像と(c)強度
分布広がり像では明瞭に観察できる三角形の面欠陥が，(b)期待値像では不明瞭である．これらより，(111)断層像で観察される面欠陥は歪場が小さい欠陥であろうと考えられる．今後この手法の応用によって，より詳細な欠陥の分
布や種類の同定などが可能になると思われる．

（a）

（b）
図 1：作成した３種類のトポグラフ像

（c）

1mm

213N
（イメージング）
MLF-BL10、MLF-BL17

Neutron reflectivity imaging of interfaces in thin films
J. Jiang１,2, K. Sakurai2,1, M. Mizusawa3,2, T. Ito3, S. Kasai3, K. Akutsu3, N. Miyata3, J. D. Parker3,
4
4
M. Harada and K. Oikawa

1 Univ. of Tsukuba, 2 NIMS, 3 CROSS Tokai, 4 JAEA

Exotic functions of thin films are quite often connected to the unique atomic
and molecular features of buried layers and interfaces. Neutron reflectivity is
powerful in studying non-destructively the layered structures of thin films along
the depth. So far, it has given average information over quite large area, 3 cm ×3 cm or even larger. It is extremely important to have imaging capability
because many realistic samples are far from uniform and it is difficult to see
such inhomogeneity. The present poster describes the details of an originalneutron reflectivity imaging method dedicated to visualization of interfaces inthin films.
The method employed is based on the image reconstruction from a series ofexperimentally collected reflection projections, which is similar to computed
tomography1. We have already successfully developed original X-ray reflectivity
imaging by employing the same approach2–5, while neutron reflectivity imaging
is even more promising since neutrons possess larger penetration depth anddifferent scattering cross-sections compared with X-rays. To obtain the intensity
profile in each neutron reflection projection, either a coded mask scan6 with an
0D 3He detector or a 2D μPIC detecor7 was applied. The experiments were doneby measuring time-of-flight neutron reflectivity spectra at BL17 and BL10 in
MLF, J-PARC. By reconstructing images at different time-of-flights and plot thereflectivity at each area, the local thickness and density could be obtained byordinary reflectivity analysis, thus 3D imaging of thin films is possible, while
the present achieved best spatial resolution is sub millimeter (in plane) andnanometer (in depth) scale.
References:
1
G.T. Herman, Fundamentals of Computerized Tomography: Image Reconstruction from
Projections, 2nd ed. (Springer, London, 2009).
2
J. Jiang, K. Hirano, and K. Sakurai, J. Appl. Phys. 120, 115301 (2016).
3
J. Jiang, K. Hirano, and K. Sakurai, J. Appl. Crystallogr. (2017) [Submitted].
4
J. Jiang and K. Sakurai, Rev. Sci. Instrum. 87, 93709 (2016).
5
V.A. Innis-Samson, M. Mizusawa, and K. Sakurai, Anal. Chem. 83, 7600 (2011).
6
J.A. Decker and M.O. Harwitt, Appl. Opt. 7, 2205 (1968).
7
J.D. Parker, K. Hattori, H. Fujioka, M. Harada, S. Iwaki, S. Kabuki, Y. Kishimoto, H. Kubo,
S. Kurosawa, K. Miuchi, T. Nagae, H. Nishimura, T. Oku, T. Sawano, T. Shinohara, J. Suzuki,
A. Takada, T. Tanimori, and K. Ueno, Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. A Accel.
Spectrometers, Detect. Assoc. Equip. 697, 23 (2013).

214N（イメージング）
MLF-BL22

J-PARC RADEN におけるパルス中性子位相イメージングの展開
Pulsed Neutron Phase Imaging at RADEN in J-PARC
関 義親１、4、篠原 武尚１、4、上野 若菜１、4、Maryam Sedeghilaridjani2、4、
加藤 秀実 2、佐本 哲雄 3、4、矢代 航 3、4、百生 敦 3、4
1 JAEA J-PARC センター、2 東北大金研、3 東北大多元研、4 JST ERATO 百生量子ビーム位相イメージングプロジェクト

従来の中性子ラジオグラフィ―（吸収コントラストイメージング）では、サンプルの複素屈折率の虚部部分の 2 次元分布情報が得られるのに対して、位相イメージングでは実部部分に関する情報を抽出することができる。多くの物質では、中性子波の強度変化よりも位相変化を引き起こす相互作用の方が強いため、吸収コントラスト像では識別できなかった構造も位相イメージングでは明瞭に観察し得る。中性子位相イメージング法のうち、近年注目を集めているのが 3枚の格子からなる Talbot-Lau 干渉計（図 1）を用いた方法である。この干渉計
では、サンプルによって引き起こされる波動の微小な変化を回折格子によって生成されるモアレ縞から読み解く。とくにモアレ縞のシフトからは、サンプルの微分位相情報が得られ、物質や密度の境界面をエンハンスして可視化することができる。われわれは J-PARC 物質・生命科学実験施に設置されたエネル
ギー分析型イメージング装置 RADEN において Talbot-Lau 干渉計を利用したパルス中性子位相イメージング法の開発を進めている。パルスビームで波長分解測定を行うと、サンプルでの色収差に起因する位相誤差を回避しつつ積分強度が使用できるので、連続ビームの場合と比較して位相決定精度の向上が図れる。また、偏極ビームを適用すると、磁場有感型の Talbot-Lau 干渉イメージングも可能になる。これまでに視野 2 cm 角の干渉計を開発し、金属ロッド等をテストサンプルとしてこれらの新手法のデモンストレーション実験を行った（図 2）。本講演では、実験結果について報告し、今後の開発計画と応用研究への展開を述べたい。（本研究は、JST、ERATO の支援を受けたものである。）