鋼鉄中のわずかな炭素を素粒子で透視する ―ミュオンによる新しい非破壊微量軽元素分析法の開発―

大阪大学
国際基督教大学
京都大学
高エネルギー加速器研究機構
日本原子力研究開発機構
J-PARCセンター
国立歴史民俗博物館

本研究成果のポイント

 

  • 素粒子ミュオンの寿命測定により鋼鉄中の微量な炭素を非破壊で分析する新たな技術を開発
  • 鋼鉄の品質管理や日本刀などの鋼鉄製文化財の分析への応用研究が期待される
  • 物質中の炭素以外の微量な軽元素への新たな分析法開発につながる

 

概要

大阪大学放射線科学基盤機構附属ラジオアイソトープ総合センターの二宮和彦准教授、国際基督教大学の久保謙哉教授、京都大学複合原子力研究所の稲垣誠特定助教、高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所の下村浩一郎教授、日本原子力研究開発機構先端基礎研究センターの髭本亘研究主幹、国立歴史民俗博物館の齋藤努教授らの研究グループは、量子ビームの一つであるミュオンを用いて、鋼鉄中に含まれる微量な炭素を非破壊で定量する方法を開発しました。

 

鋼鉄中の炭素は、鋼鉄の性質を決める重要な元素ですが、その分析は化学処理を伴う破壊的な方法で行われています。今回、研究グループは、大強度陽子加速器施設J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)ミュオン科学実験施設(MUSE)から得られる世界最高強度のミュオンビームを利用して、鋼鉄内部の微量の炭素を、位置選択的かつ非破壊で分析することに世界で初めて成功しました。物質中に捕らえられたミュオンの寿命は、捕らえた元素によって変化します。この性質を巧みに利用することで、鋼鉄に微量に含まれる炭素の量を感度良く検出することができるようになりました。

 

本研究の成果は、人類にとって最も重要な物質の一つである鋼鉄の品質管理にミュオン分析という新たな選択肢を与えるとともに、文化財などの貴重資料に新たな分析法を提供するものです。例えば日本刀は、鋼鉄でできていますが、その製法は地域や時代によって異なっており、炭素の存在量を調べることは、失われた製法を再現する上で重要な情報を与えます。このように本研究の成果は、ミュオン利用の新たな可能性を拓くものとなります。

 

本研究成果は、英国科学誌「Scientific Reports」に、2024年1月20日(土)(英国時間)に公開されました。

 

問合せ先

高エネルギー加速器研究機構(KEK)広報室
Tel: 029-879-6047
e-mail: press@kek.jp


詳しくは  プレスリリース  をご参照ください。

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