NJOY97版本程序用于蒙特卡罗参数的制作

蒙特卡罗(MC)法以随机游动的数值模拟为基础，来求解粒子输运这种具有随机性质的物理问题物理建模比较逼真，数学处理又比较简明易于在计算机上实现，此方法用于具有复杂材料和几何结构的系统内粒子输运问题具有独特的长处。引进NJOY97新版本(可在PC机下运行共24个功能模块)并进行调试使用，开发制作供MCNP程序配套使用MC型参数的功能，经组合装配处理，对典型核作了MC参数制作计算检验，效果良好。     

基于NASIC程序的纳米金辐射增敏效应模拟研究

纳米金粒子（GNP）应用为放疗辐射增敏剂是目前国际上的一个研究热点。使用自主研发的纳剂量生物物理蒙特卡罗程序(NASIC),模拟研究了光子照射下细胞环境中GNP的物理增敏效应和生物增敏效应。通过建立单个GNP位于细胞核中心以及多个GNP在细胞内四种理想分布的GNP-细胞模型,分析光子能量、GNP粒子尺寸和分布对能量沉积、DNA辐射损伤和细胞存活的影响。结果表明,GNP附近约2 m的范围内具有能量沉积的增强效应,这主要是因为GNP内光电效应作用数目的显著增加。不同条件下细胞核内能量沉积、DSB数目和细胞存活分数增强效应的变化规律基本一致,但增强因子呈递减趋势,三种评价指标增强因子的最大值分别为1.55,1.32 和1.14。光子能量为40 keV、GNP直径为100 nm并分布在细胞核表面时,相比其他参数组合具有较高的物理和生物辐射增敏效应。     

N2空心阴极放电向微空心阴极放电转变的PIC/MC模拟

开发了氮空心阴极放电PIC/MC二维自洽模型。研究了N2传统空心阴极向微空心阴极放电转变过程中电势和电场的变化。结果表明,不同尺寸的空心阴极放电的电势及电场分布规律几乎类似,但空心阴极孔径减小且气压增加时,电场近似线性增加;典型微空心阴极电场比传统空心阴极放电电场约大3个量级;微空心阴极放电产生的电子,氮分子离子和氮原子离子的密度比传统空心阴极放电约大3个量级,且微空心阴极放电中,N2+密度比N+密度大8倍以上。     

一种补偿时间步长限制的粒子模拟-蒙特卡罗碰撞模型

从碰撞次数的概率分布出发,推导出一种补偿蒙特卡罗碰撞模型,采用以正态分布计算得到的平均碰撞次数作为碰撞概率,来补偿传统方法中忽略的多次碰撞。通过模拟不同折合电场强度条件下He气放电产生电子的运动规律,验证了补偿蒙特卡罗碰撞模型的正确性。计算结果表明:补偿蒙特卡罗碰撞模型可以有效地提高计算效率,特别适用于高气压气体放电现象的粒子模拟。     

基于负氢离子源的全三维PIC/MCC模拟算法研究

在分析负氢离子源中等离子体物理机理基础下, 研究并优化粒子模拟算法, 设计高效的粒子存储方法. 研究并运用粒子碰撞蒙特卡罗方法, 考虑等离子体势以及带电粒子间库仑碰撞, 研制了全三维粒子模拟/蒙特卡罗算法(PIC/MCC). 采用磁荷模型, 运用时域有限差分方法计算多峰磁场, 并结合国外负氢离子源JT-60U, 考虑负氢离子源中主要反应, 对全三维PIC/MCC模拟算法模拟验证.     

闪烁光纤时间特性的蒙特卡罗模拟

用蒙特卡罗模拟的方法，研究了影响闪烁光纤时间分辨的物理因素，包括光子在光纤中的发射，传输，吸收和最后在光电倍增管输出端形成电泳冲等过程，并和实验结果进行了比较。     

�����Թ�ŵ����������̵�PIC/MCCģ��

采用粒子模拟与蒙特卡罗模型相结合(PIC/MCC)的方法,建立了氮分子气体辉光放电自洽的混合模型,其中带电粒子在电场中的运动及其产生的自洽场由PIC方法的静电模型描述,粒子间的碰撞过程由MC方法描述。模拟了放电过程及带电粒子(e、N2+、N+)在整个放电空间的行为及与之对应的自洽电场和电势的分布,通过计算带电粒子在负辉区的几率分布函数,讨论了带电粒子(e、N2+、N+)在负辉区的行为和分布特征。计算的分子离子密度与实验结果一致。     

MCADS程序的开发和ADS基准题计算

由于加速器驱动次临界堆存在外中子源,堆芯结构复杂,中子注量的各向异性严重,所以相关燃耗计算在次临界系统设计中起着重要作用。为实现次临界系统的燃耗计算,结合粒子输运程序MCNP处理复杂几何和燃耗程序LITAC处理核素全面的特点,开发了接口程序MCADS耦合MCNP和LITAC。然后选取IAEA-ADS基准题对耦合程序进行了验证计算。结果表明,燃耗、外源强度、空泡效应、初始功率分布等方面的计算结果和其他国家的计算结果相比有很好的一致性,证实了MCADS在次临界模式计算中的可靠性。     

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开发了氮空心阴极放电PIC/MC二维自洽模型。研究了N2传统空心阴极向微空心阴极放电转变过程中电势和电场的变化。结果表明,不同尺寸的空心阴极放电的电势及电场分布规律几乎类似,但空心阴极孔径减小且气压增加时,电场近似线性增加;典型微空心阴极电场比传统空心阴极放电电场约大3个量级;微空心阴极放电产生的电子,氮分子离子和氮原子离子的密度比传统空心阴极放电约大3个量级,且微空心阴极放电中,N2+密度比N+密度大8倍以上。     

不同频率驱动下容性耦合Ar等离子体随气压变化的放电特性

讨论了在驱动频率分别为13.56MHz、40.68MHz、94.92MHz和100MHz,功率为40W,气压由3.3～26.6Pa下的容性耦合Ar等离子体的放电特性。利用光谱相对强度法分别诊断了电子激发温度和电子密度。采用粒子模拟和蒙特卡罗碰撞模型(PIC/MCC),模拟了上述实验条件下中心处电子密度和电子能量概率分布(EEPF)。结果表明,在每一个驱动频率下,电子密度均随放电气压的增加而增加,而电子温度则随气压增加而降低。驱动频率为13.56MHz和40.68MHz的电子密度随气压变化趋势几乎一致,而94.92MHz和100MHz的电子温度则随气压变化趋势几乎一致。通过比较EEPF,电子温度随气压的增加有下降的趋势,与光谱诊断结果基本吻合。     

三维射频加速腔程序包MAFIA的开发和应用

介绍了三维射频加速器计算机辅助设计(CAD)程序包MAFIA的特点、功能及其应用。用CAD的方法实现了射频加速器特别是非轴对称带耦合腔的加速器的三维腔形设计。同时介绍了节省内存、节约机时的模型方法,使得在中小型机器上运行大程序(八万条)成为可能。文章主要对L波段的加速腔进行了数值模拟,并和实验进行了比较,结果符合较好;通过三维数值模拟及图形模拟的方法比较了各种形状谐振腔的性能;计算分析了输入耦合腔及高阶模耦合器对加速腔电磁场分布等参量的影响;提出了加耦合器后谐振频率改变的补偿方法。     

NOVEL FORMATION AND DECAY MECHANISMS OF NANOSTRUCTURES ON THE SURFACE

For decades the research on thin-film growth has attracted considerable attention as these kinds of materials have the potential for a new generation of device application. It is known that the nuclei at the initial stage of the islands are more stable than others and certain atoms are inert while others are active. In this paper, by using kinetic Monte Carlo simulations, we will show that, when a surfactant layer is used to mediate the growth, a counter-intuitive fractal-to-compact island shape transition can be induced by increasing deposition flux or decreasing growth temperature. Specifically, we introduce a reaction-limited aggregation (RLA) theory, where the physical process controlling the island shape transition is the shielding effect of adatoms stuck to the stable islands on the incoming adatoms. Moreover, the origin of a transition from triangular to hexagonal and then to inverted triangular as well as the decay characteristics of three-dimensional islands on the surface and relations of our unique predictions with recent experiments will be discussed. Furthermore, we will present a novel idea to make use of the condensation energy of adatoms to control the island evolution along a special direction.     

Monte Carlo方法模拟低能电子在Al中的散射

基于文献[1]的工作,电子在固体中的弹性散射用Mott微分截面计算;非弹性散射分为单电子激发和等离子激发并由Streitwolf、Gryzinski及Quinn的截面描述.模拟了低能电子在Al块样及薄膜中的散射过程,对不同能量低能电子作用下Al的背散射系统、能谱又透射系数作了计算,结果与实验符合较好.也对背散射电子、低能损背散射电子表面分布作了计算,结果表明低能损背散射电子具有较好的空间分辨率.     

气体放电阴极鞘层氩离子的自洽蒙特卡罗模拟

建立了气体放电阴极鞘层离子的自洽蒙特卡罗模拟模型,考虑了离子与中性原子的电荷交换碰撞和弹性散射,用到了精确依赖于离子能量的电荷交换和动量输运截面。模拟了氩离子在阴极鞘层中的运动,得到了不同气压下自治电场分布,离子的能量分布和角分布,发现:离子由鞘层边界向阴极运动过程中,离子能量分布的高能部分逐渐增大,角分布向小角度部分压缩,鞘层中的强电场加速和聚焦了离子;在鞘层边界附近的电场呈非线性。     

空间辐射效应的蒙特-卡罗模拟

概述了天然宇宙空间的辐射环境,简要地分析了辐射效应机制,在辐射效应的蒙特-卡罗模拟中对靶材料作了无定形假设,入射粒子在靶材料中的弹性能量损失采用经典二体散射公式,非弹性能量损失高能时采用Beth-Bloch公式,低能时采用Lindhard-Scharff公式,中能时采用插值公式,撞出晶格原子引起的次级损伤用Kinchin-Pease模型计算,最后对100KeV硼离子入射于硅材料引起的辐射效应进行了模拟计算,并给出了计算结果和分析。     

求解高维路径积分的快速递推方法

推导出一种计算N重路径积分表述的量子配分函数的递推蒙特卡罗方法.通过对一个具体算例的研究,讨论了数值结果对轨道折点数和轨道的稳定性情况.     

成像板伽马图像测量研究

研究了成像板辐射图像测量的基本原理及其物理机制,并将其应用于伽马图像测量。建立了MS,SR和TR三种类型成像板数值模拟模型,分别使用MCNPX程序和基于Geant4开发的NPE程序计算了三种成像板对不同能量伽马射线的能量沉积,计算结果表明:SR和MS成像板比TR成像板能量沉积在低能部分大3~5倍,高能部分大7~9倍。实验测量了MS成像板灵敏度随铜膜厚度的变化关系,测量结果与理论计算结果有较好的一致性。理论与实验结果表明：成像板伽马图像测量的空间分辨力优于50 m。     

激光等离子体相互作用的2(1/2)维粒子模拟程序

研制了2(1/2)维粒子模拟程序PLASIM(Plasma Simulator),介绍经过验证的该粒子模拟程序的算法,其特点是自含碰撞,即β粒子云模型的选取使得该程序无需额外的计算开销就能在程序中自洽地含有碰撞,使计算结果更加符合实际情况.另外电子和离子的运动都是相对论的,适于模拟超强激光与等离子体的相互作用.     

闪光照相中MeV级网栅的设计

通过理论分析,确定了MeV级多孔网栅的设计目标、拟采用的照相布局及图像接收系统。在此基础上,通过蒙特卡罗模拟和理论分析,确定了网栅的主要参数,包括网栅厚度、孔径与孔间距和W薄片厚度,并研究了加工误差和非理想照相因素对网栅性能的影响,最后给出了原理样机的设计参数。针对原理样机开展了数值模拟,利用模拟图像进行了网栅图像修补与插值等图像预处理工作,初步验证了原理样机在实际应用中的可行性。     

TEXONO中微子实验屏蔽效果的Monte Carlo研究

TEXONO实验采用CsI (T1)晶体量能器测量反应堆低能中微子的能谱和通量,确定中微子ν_e的反常磁矩并为中微子振荡实验做技术准备.详细描述了屏蔽体的安排,本底的主要来源,基于GEANT3软件包做了Monte Carlo研究,得到屏蔽体对本底的屏蔽效果.