大強度の中性子ビームをユーザーに提供するJ-PARC MLFでは、日々、中性子の特徴を活かした多種多様な研究が行われています。世界の代表的な大型中性子施設に名を連ねるMLFの特徴の一つとして、keV〜MeVエネルギーの中性子を比較的容易に利用できる点が挙げられます。このエネルギー帯で特徴的な反応に、共鳴反応があります。

原子核による中性子共鳴吸収反応では、原子核（元素）ごとに固有の共鳴吸収スペクトルを見せることから、吸収ピーク等の解析によって、どのような元素がどれだけの量、試料内に含まれているかが分かります。この技術と、レントゲンに代表される二次元分布透過測定技術 (イメージング) を組み合わせた「共鳴イメージング」では、サンプル内部の空間的な元素分布やそれらの含有量を可視化することが可能になります（図１）。

近年MLFでは、解析可能なエネルギー範囲を広げ、より多くの元素への感度を獲得しました。また共鳴ピークのみならず、エネルギースペクトル全体を解析する手法等の導入によって測定効率が向上し、より短時間での共鳴イメージングが実現しつつあります。

中性子は、X線が苦手とする金属など重量物内部の可視化が得意であるという特徴を活かし、東京電力福島第一原子力発電所の廃炉研究に関連する模擬溶融デブリの元素分布及び定量解析や工学研究、産業応用に加え、最近では青銅鏡などの文化財や化石研究での利用も始まっており、幅広い分野での応用が期待されます。

本研究は、J-PARC「MLFプロジェクト課題：2020P0702」及び「CROSS開発課題：2020C0006」にて実施されました。