用蒙特卡罗光子追迹方法分析闪光灯的结构设计

闪光灯反光罩结构设计的目标是使得所拍摄视场内的光能量分布尽量均衡。不同于基于几何光学理论的闪光灯计算和设计方法,采用了蒙特卡罗光子追迹法来分析闪光灯的结构设计。通过对照相机闪光灯几何结构的分析,引入余弦随机变量等方法,建立了闪光灯系统中光源、反光罩、菲涅耳透镜等部件的数学模型。先用蒙特卡罗光子追迹法模拟了单光子在闪光灯中飞行的各种可能状态,再通过产生大量光子仿真真实的情况。并对一个具体的闪光灯结构进行了计算,计算得到了光强和光子方向矢量在水平、垂直两个方向的投影角之间的分布曲线图。仿真结果符合设计要求并与实测曲线很接近,从而验证了蒙特卡罗光子追迹法在闪光灯结构设计中的可行性。     

布里渊散射深入研究Y_(3-x)Bi_xFe_5O_(12)晶体中的磁振子和声学声子(英文)

我们选用x =0 ,0 1 4 ,0 36 ,0 5 4 ,和 0 92的Y3 xBixFe5O12 系列单晶 ,开展了比早期实验更为深入的布里渊散射研究。实验发现对于Bi YIG晶体 ,照射在样品上小于 5mW的激光功率为最佳激发功率。布里渊散射结果表明Y3 xBixFe5O12 晶体中的磁性能和机械性质与Bi含量密切有关。此实验观测到了两种体波性质的磁振子 ,一个是热激发的自旋波 ,另一个被确认为静磁模。实验还发现声学声子的散射强度和声速随Bi含量的增加而减少。     

Cross-Polarized Single Photon Emission from Single Semiconductor Quantum Dots with V-Type Level Driven by Pulse Field

The statistic properties of photon emissions from single semiconductor quantum dots with V-type level driven by pulses are investigated theoretically. Based on quantum regression theorem and master equations, the dynamic equations of the second-order correlation function of the photon emissions are deduced. The calculated results reveal that the efficiency of single photon emissions from two orthogonal polarization eigenstates （｜x） and ｜y） ） reaches the maximum when the input pulses area is about π, and the probability of the cross-polarized single photon emission from ｜x） and ｜y） decreases with increasing of pulse width.     

轴对称介质中光子的运动及其受激发射

采用光学度规模型，研究了光子在轴以称介质中的运动轨道，分析了光子在不稳定轨道附近的行为，进而讨论了经在激活介质中的受激发射。     

低能电子非弹性散射阻止本领

电子在固体中的弹性散射用Mot截面描述,提出一个简化的壳层电子激发计算方法将文献[5]中对电子非弹性散射的模拟拓展到重元素,用MonteCarlo方法模拟低能电子在Al、Cu、Au中的散射过程,计算的背散射系数、薄膜透射系数与实验一致.由此,计算得低能电子非弹性散射阻止本领并与Love、Rao-SahibWittry以及Joy的修正Bethe阻止本领作比较分析.     

针孔单光子发射计算机断层成像的空间分辨率研究

针孔单光子发射计算机断层(SPECT)成像的空间分辨率通常是根据Anger经验公式来进行估算,与实际测量存在较大偏差.本文通过对针孔成像的物理过程进行分析,提出了一个近似度更高的计算公式.利用精确的蒙特卡罗方法模拟针孔SPECT成像,采用OSEM(ordered subsets expectation maximization)算法对投影数据进行图像重建,并与模具实验进行比较,验证了理论公式的适用性.同时还讨论了体素尺寸、几何映射获取投影矩阵以及探测器尺寸与成像物体尺寸比值对断层图像空间分辨率的影响.实验结果显示,该理论公式所估算的空间分辨率比实验值平均偏小约10%,而Anger经验公式所估算的空间分辨率比实验值平均偏大约60%.因此,该理论公式能更好地估算针孔SPECT成像的空间分辨率,可为针孔SPECT系统的设计和使用提供有价值的参考.     

Monte Carlo方法计算低能电子作用下固体背散射电子发射及空间分布

应用Monte Carlo方法,对能量E₀≤5keV低能电子作用下固体Al、Cu、Ag、Au的背散射电子发射及表面空间分布作了计算.模型应用Mott散射截面及修正的Bethe方程分别描述低能电子在固体中的弹性和非弹性散射.计算了背散射电子能量分布、表面空间分布、深度分布和角分布规律及特征,还计算分析了背散射电子角分布与深度分布、表面空间分布及能量分布之间的关系,系统地描述了背散射电子的发射及分布规律.     

Monte Carlo calculation of electron spectra produced in water phantoms by 20 keV-1 GeV photons

Abstract

A Monte Carlo calculation for the energy spectra of electrons and positrons produced in infinite and semiinfinite water phantoms by photons ranging in energies from 20 keV to 1 GeV are presented. The dominant processes considered are the photoelectric effect, Auger effect, Compton effect, pair, and triplet production. Bremsstrahlung produced by electrons and positrons with energies greater than 1 MeV is also included. The effect of multiple Compton scattering, not considered in the earlier calculation, for the infinite phantom for photon energies higher than 2 MeV has been incorporated. For a semi-infinite phantom, multiple Compton scattering and backscattering through the top are considered. The results are compared with the earlier calculations for the first-collision spectrum. It is found that the inclusion of multiple Compton scattering significantly increases the average number of electrons/cm³ per photon/cm² at all energies considered whereas bremsstrahlung reduces the number of high energy electrons and produces more low energy electrons in the spectrum.     

用光子级联发射测量SrAl12O19中Pr3+3P0能级的量子效率

在SrAl12O19中,Pr^3 的^1S0处于4f5d之下,可以观察到光子级联发射。研究了SrAl12O19:Pr^3 的光谱性质。把第一步发射的谱线强度作为第二步发射起始能级上电子数的度量,测量了SrAl12O19:Pr,Mg中Pr^3 3P0能级的量子效率,测量结果反映了浓度猝灭的影响。低浓度样品中可见区发射的量子效率约为70％,它显著小于1的原因可能是^1I6的热激发。     

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射的能谱角度谱研究

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射的描述及能谱角度谱计算非常复杂且费时.本文提出了一种光子与相对论麦克斯韦速度分布电子散射的蒙特卡罗(MC)模拟方法,该方法能够细致模拟高温等离子体中任意能量光子与任意温度电子的Compton和逆Compton散射问题.对于散射后光子的能谱和角度谱参数,可以根据电子温度抽样若干不同状态的电子,分别模拟其与光子发生散射,可以得到各次散射后的光子能量和偏转角度,取统计平均后的结果即可获得该光子与该温度电子散射的能谱和角度谱分布.根据该方法编写了光子与相对论电子散射MC模拟程序,开展了高温全电离等离子体中光子与相对论电子散射的能谱角度谱计算和分析,分析结果显示:热运动电子将展宽出射光子能谱,且低能光子与高温电子散射后的蓝移现象明显;出射光子的角度谱很复杂,其决定于入射光子能量、出射光子能量及电子温度.基于该方法计算并以数表形式给出的光子-相对论电子散射能谱角度谱数据,可以供辐射输运数值模拟程序使用.     

Monte Carlo方法研究低能电子束曝光沉积能分布规律

建立一个描述低能电子在多元多层介质中散射的物理模型,运用MonteCarlo方法模拟低能电子在靶体胶衬底中的复杂散射过程,在此基础上通过大量计算研究入射束能、胶层厚度、衬底材料等不同曝光条件对抗蚀剂沉积能密度分布的影响,获得沉积能分布规律:适量的低束能、薄胶层、低原子序数衬底可以使前散射电子对胶中沉积能密度分布的贡献增大、背散射电子的贡献减小,从而提高曝光分辨率.关键词：电子束曝光MonteCarlo方法低能电子散射能量沉积     

解相对论Dirac方程计算低能电子弹性散射截面的分波法

本文给出一个基于解相对论Dirac方程计算低能电子弹性散射截面的方法,比较Thomas-Fermi-Dirac(TFD)势及Hartree-Fock(HF)势对散射截面计算的影响,计算了C、Al、Cu、Ag、Au等多种元素在0.01~10keV能量范围的弹性散射截面,比较分析Mott模型、Pendry模型以及屏蔽的Rutherford截面之间的差异。     

微结构X射线源中电子与阳极作用的蒙特卡罗模拟

根据电子多重散射理论,基于蒙特卡罗方法研究不同能量电子垂直入射不同材料的阳极靶后,电子在阳极靶内的沉积能量分布,及X射线发射位置的能量分布.结果表明：电子在靶内的轨迹扩展和入射电子能量、靶材料有关,99%电子能量沉积在近似圆柱形区域内.且电子在入射方向上的沉积能量分布不是直接递减,而是先递增到一定深度后再递减,符合电子背散射理论.说明X射线产生区域是在距表面一定深度区域内.另外,通过对比分析发现金刚石膜作为电子吸收光栅是不可行的,但作为热沉材料有很大的潜力.这些结论可为微结构X射线源研究及高亮度高相干X射线源设计提供参考.     

Monte Carlo方法模拟低能电子在多元介质中散射——基于平均散射截面方法

应用基于平均散射截面低能电子在多元介质中散射Monte Carlo方法,模拟E≤5eV低能电子在多种多元介质中散射。计算了电子背散射系数,背散射电子能谱、角分布,入射电子、背散射电子在介质中的作用范围、沉积能分布,并与确定散射中心方法的结果比较。两种方法计算结果广泛一致,进一步证明基于平均散射截面方法的有效性和可靠性。入射电子能量较低,介质平均原子序数较大时,计算的背散射电子角分析不服从余弦分布律。     

在亚泊松泵浦统计和压缩真空条件下多单光子关联辐射光子双稳态

证明了亚泊松泵浦及原子的相干性可使多单光子双稳态的光场噪声降低，但不能产生光场的压缩效应，若向腔中注入压缩真空，可以双稳态的上支产生几乎完全挑子数压缩效应，同时还证明，双稳态临界合作与原子相干性及集居数都有关。     

光复散射对消光法粒径测量的影响:复散射模型与数值模拟

复散射效应在光散射颗粒测量中不仅重要．且尚未得到很好解决。采用蒙特卡罗方法,对不同的光波长,颗粒浓度以及收接器条件下的光复散射进行了数值模拟．数值算法程序经与四通量模型进行对比验证,数值结果与单散射条件的郎伯-比尔模型进行比较．进而讨论了复散射效应对消光法颗粒粒径测量影响。表明复散射对消光法颗粒测量的影响不仅取决于颗粒系自身的浓度．而且接收器的几何尺寸和接收位置起着非常重要的作用,减小颗粒介质层厚度和减小光接收器接收面积．增大接收距离以及减小接收角都能减小复散射效应对消光法粒径测量的影响。     

光通过纳米颗粒随机散射体透射光强的计算及分析

光通过随机散射体后透射光强的估算,对于提取散射体内部无法直接测量或者无法直接观察的信息至关重要。在分析平行光束通过纳米圆形颗粒随机散射体出射面上光强组成的基础上推导了透射光强的计算公式,并指出多重散射理论、一阶多重散射理论和朗伯-比尔定律在一定近似程度上可以相对精确地估算透射光强。这三种方法的估算结果之间会出现四种相对关系。根据这些相对关系,分析了光在散射体内部传输时散射过程的特征以及各种散射过程对出射面光强的贡献大小。     

Solar Radiation Scattering by Aerosol Axially Symmetric Objects

We have obtained analytical expressions for the scattering coefficient and the angular distribution of radiation for the aerosol train (tail) modeled by a homogeneous cylinder with given scattering coefficient and phase function of the elementary volume. The analytical formulas for the angular distribution of scattered radiation have been obtained in the single-scattering approximation. Using the Monte Carlo method, we have calculated the directional scattering coefficients of a homogeneous monodisperse tail consisting of spherical water particles with a mean radius of 1 μm for various diametrical optical thicknesses of the tail. The relations obtained can be used for passive remote sensing of aerosol air pollutions. __________ Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 72, No. 5, pp. 604–610, September–October, 2005.     

Interaction between ultra short pulses and a dense scattering medium by Monte Carlo simulation: consideration of particle size effect

With an enough short-pulse incident to an individual particle, elementary scattering modes can be observed: internal or external reflection, refraction and diffraction. Simulation of pulse propagation in dense scattering medium is usually computed for large observation time, so that time delays of pulse interaction with the particles are negligible compared to propagation times between particle. A Monte Carlo method is proposed to compute the propagation of an incident 100 fs laser pulse in dense medium taking into account time-dependent scattering characteristics of particle: observation time of scattered light is less than 5000 fs. Two extreme cases are exemplified: predominance of direct and single-scattered photons appears in a thin time window for small particles (1 μm). On the contrary multiple scattering is always predominant and scrambles the transmitted signal for large particles (100 μm).