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公開番号2025079743
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-22
出願番号2023192633
出願日2023-11-10
発明の名称金属溶湯中での結晶粒の観察方法及びその装置
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所
代理人
主分類G01N 23/04 20180101AFI20250515BHJP(測定;試験)
要約【課題】流動する金属溶湯中で晶出し成長する結晶粒についてX線を用いて観察する方法及びその装置の提供。
【解決手段】電磁コイルで中心軸線を有する内面略円管状のるつぼの外周囲から中心軸線の周りに回転磁場を付与し、るつぼ内の金属溶湯に中心軸線周りの流動を与え、中心軸線と平行にるつぼの上部又は下部からX線を照射しるつぼを挟んだ反対側で金属溶湯を透過してくるX線の二次元面内での強度比を二次元検出器で測定する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
流動する金属溶湯中で晶出し成長する結晶粒の観察方法であって、
中心軸線を有する内面略円管状のるつぼの外周囲から前記中心軸線の周りに回転磁場を付与し、前記るつぼ内に収容された前記金属溶湯に前記中心軸線周りの流動を与え、
前記中心軸線と平行に前記るつぼの上部又は下部からＸ線を照射し、前記るつぼを挟んだ反対側で前記金属溶湯を透過してくる前記Ｘ線の二次元面内での強度比を測定することを特徴とする金属溶湯中での結晶粒の観察方法。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
前記金属溶湯を流動させつつ冷却しながら晶出し成長する結晶粒の観察を与えることを特徴とする請求項１記載の金属溶湯中での結晶粒の観察方法。
【請求項３】
前記強度比を所定時間だけ積分し二次元画像を得ることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属溶湯中での結晶粒の観察方法。
【請求項４】
流動する金属溶湯中で晶出し成長する結晶粒の観察装置であって、
中心軸線を有する内面略円管状のるつぼを配置させるステージと、
前記ステージの周囲に配置され、前記るつぼの外周囲から前記中心軸線の周りに回転磁場を付与し、前記るつぼ内に収容された前記金属溶湯に前記中心軸線周りの流動を与える電磁コイルと、
前記ステージの上部又は下部に配置され、前記中心軸線と平行に前記るつぼ内の前記金属溶湯にＸ線を照射するＸ線源と、
前記ステージを挟んで前記Ｘ線源と対向して配置され、前記るつぼを挟んだ反対側で前記金属溶湯を透過してくる前記Ｘ線の二次元面内での強度比を測定する二次元検出器と、を含むことを特徴とする金属溶湯中での結晶粒の観察装置。
【請求項５】
前記電磁コイルへの入力を制御し前記るつぼ内の前記金属溶湯の流動速度を制御する制御部を含むことを特徴とする請求項４記載の金属溶湯中での結晶粒の観察装置。
【請求項６】
前記金属溶湯の温度を制御する温度制御部を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の金属溶湯中での結晶粒の観察装置。
【請求項７】
前記二次元検出器は、前記強度比を所定時間だけ積分し二次元画像を与えることを特徴とする請求項４記載の金属溶湯中での結晶粒の観察装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属溶湯中での結晶粒の観察方法及びその装置に関し、特に、流動する金属溶湯中で晶出し成長する結晶粒についてＸ線を用いて観察する方法及びその装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
可視光を透過することのできない金属溶湯中の内部構造の観察方法において、物理線、特に、Ｘ線の利用が考慮される。かかる方法によれば、金属溶湯を透過可能なＸ線の局所的な吸収を可視化できて、溶融金属の凝固や偏析、晶出物の生成挙動のその場観察が可能となる。
【０００３】
非特許文献１では、溶融Ｚｎ浴中で進行するドロスの核生成及び成長挙動をＸ線透過イメージング法で観察する方法について述べている。１００μｍのＺｎ合金試料を２枚の単結晶サファイア板に挟まれた状態でＸ線光路上に配置し、融点以上へ加熱し溶融させる。Ｚｎ合金試料は、溶融しても粘性及び表面張力で２枚の単結晶サファイア板の間で位置を変化させず、Ｘ線の光路上に保持される。Ｘ線は、上流側から照射されて試料中を透過し、一定の吸収、散乱を受けたうえでイメージディテクタに到達し、試料中のＸ線吸収係数の差異をＸ線強度の変化として２次元的なコントラスト差を持つ画像として検出、記録されるのである。
【０００４】
また、特許文献１では、鋳型の内部に供給された金属溶湯の鋳造中の挙動についてＸ線を用いて可視化する方法を開示している。Ｘ線が透過可能な所定の肉厚を有する試験用の鋳型を用い、鋳型の一方の側部からＸ線を照射し、他方の側部から透過して出射してくるＸ線の強度を可視光の強度に変換して透過画像を結像する撮像管によって可視化するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００６－１６２５６８号公報
【非特許文献】
【０００６】
透過Ｘ線イメージング法を用いた、溶融Ｚｎ浴中におけるＦｅ２Ａｌ５金属間化合物の晶出および成長挙動のその場観察；桂翔生、佐々木遼、中塚憲章、安田秀幸；鉄と鋼、第１０５巻、第７号（２０１９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、Ｘ線を利用することで金属溶湯中の内部構造の観察が可能となる。ここで、流動する金属溶湯中で晶出し成長する結晶粒は、流動状態の影響を受けて成長するが、この流動状態を制御しつつＸ線を利用した観察を行うことが求められた。
【０００８】
本発明は、上記したような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、流動する金属溶湯中で晶出し成長する結晶粒についてＸ線を用いて観察する方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による観察方法は、流動する金属溶湯中で晶出し成長する結晶粒の観察方法であって、中心軸線を有する内面略円管状のるつぼの外周囲から前記中心軸線の周りに回転磁場を付与し、前記るつぼ内に収容された前記金属溶湯に前記中心軸線周りの流動を与え、前記中心軸線と平行に前記るつぼの上部又は下部からＸ線を照射し、前記るつぼを挟んだ反対側で前記金属溶湯を透過してくる前記Ｘ線の二次元面内での強度比を測定することを特徴とする。
【００１０】
かかる特徴によれば、回転磁場によって金属溶湯の流動状態を制御できるとともにこれにＸ線を照射及び透過させ得て、流動する金属溶湯中で晶出し成長する結晶粒について観察することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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