サブミリ秒の時間分解能で四次元X線CTの原理実証に成功 ～実材料の学術研究から産業応用への波及効果に期待～

サブミリ秒の時間分解能で四次元X線CTの原理実証に成功～実材料の学術研究から産業応用への波及効果に期待～

2023年7月11日 11:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情報】

〇国際放射光イノベーション?スマート研究センター／多元物質科学研究所　教授　矢代航
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

1ミリ秒（1000分の1秒）よりも短い時間スケールには、人類がこれまで知らなかった様々な現象が潜んでいると期待されます。
世界で初めてサブミリ秒（1万分の1秒オーダー）時間分解能での四次元（4D：三次元（3D）＋時間）X線CTの原理実証に成功しました。
本技術により材料破壊、流体や粘弾性体の挙動、機械加工、摩耗、溶接、燃焼など、繰り返しが不可能な現象の4D可視化が可能になると期待されます。

【概要】

1秒間に30コマ（0.03秒／コマ）程度を超えるスピードで静止画を連続再生すると、人間の目には動画のように見えます。近年の高速カメラの進歩は目覚ましく、人間の目の認識をはるかに超える短い時間スケールの現象も1コマ1コマ克明に写し出せるようになり、人類がこれまで知らなかった様々な現象が潜んでいることが分かってきました。しかしながら、可視光で観察できるのは、おもに物体の表面のみです。X線CTを用いると、物体の投影像を様々な方向から撮影することにより、物体の内部まで3D的に可視化できます。

東北大学国際放射光イノベーション?スマート研究センターの矢代航教授を中心とする研究チームは、シンクロトロン放射光^（注１）という非常に強力なX線を複数の異なる方向から当てるマルチビーム化という独創的なアイディアなどによって、1ミリ秒を超える0.5 ミリ秒時間分解能での4D-X線CTの原理実証に世界で初めて成功しました。本技術の開発により、材料の破壊、流体や粘弾性体などの挙動、機械加工、摩耗、溶接、燃焼など、繰り返しが不可能な現象の4D可視化が可能になり、学術研究から産業応用に至る様々な分野への波及効果が期待されます。

本研究成果は、2023年7月6日付で応用物理学分野の専門誌Applied Physics Express誌に掲載されました。