实验五SRIM程序使用指南实验五SRIM程序使用指南.pdf

实验五 SRIM计算重离子在材料中的剂量分布 一、实习目的和要求 （一）实习目的： 1、熟悉 SRIM 程序的基本使用方法，以及在辐射剂量和防护计算中的应用。 2 、通过此程序仿真模拟重带电粒子入核的过程，获得离子在材料中的剂量 分布。 3、通过进一步自学，利用 SRIM 程序解决实际工作中的碰到的一些实际问 题。 （二）实习要求： 1、掌握 SRIM 软件的基本组成、操作方法； 2 、利用 SRIM 对离子在不同物质中的射程进行计算分析； 3、对质子在不同固体靶中的径迹及剂量分布进行简单的计算，并对计算结 果进行分析并绘图，得出结论。 二、SRIM 程序简介 1、SRIM 软件介绍 SRIM 是模拟计算离子在靶材中能量损失和分布的程序组。它采用 Monte Carlo 方法，利用计算机模拟跟踪一大批入射粒子的运动。粒子的位置、能量损 失以及次级粒子的各种参数都在整个跟踪过程中存储下来，最后得到各种所需物 理量的期望值和相应的统计误差。该软件可以选择特定的入射离子及靶材种类， 并可设置合适的加速电压。可以算不同粒子，以不同的能量，从不同的位置，以 不同的角度入射到靶中的情况。SRIM 中包含一个TRIM 运算软件。 TRIM （Transport of Ions in Matter ）是一个非常复杂的程序。它不仅可以描 述离子在物质中的射程，还可以详细计算注入离子在慢化过程中对靶产生损伤等 其他信息。它可以使用动画让你看到离子注入到靶中的全过程，并给你展示级联 反冲粒子和靶原子混合在一起的情形。为了精确估计每个离子和靶原子间相遇时 的物理情形，程序只能一次对一个粒子进行计算。这样的话，计算可能消耗可观 的时间——计算每个离子花费的时间从一秒到几分钟不等。而精确度由模拟采用 的离子数来决定。典型的情况是，应用 1000 个离子进行计算将得到好于 10% 的精确度。 软件特点： 一、灵活的几何处理能力 蒙特卡罗方法较其它数值方法的最大优点之一，是处理复杂的几何问题方 便、灵活，并且不因几何维数的增多而增加更多的计算时间，因此，在 SRIM 软 件中尽可能提高和完善几何处理能力，以适应各种复杂几何条件下的计算。 二、通用化，使用方便 SRIM 软件的另一个优点是，对截面 （参数）按能量分点的多少对计算时间 没有多大影响，而其他数值方法却是对此非常敏感。因此，SRIM 软件对截面的 处理相当精细。 三、元素和介质材质齐全 SRIM 的另一个特点是，程序中所用的元素和介质材料十分齐全，对于一般 的科学研究和工程设计的需要都能满足。 四、能量范围广，功能强，输出量灵活全面 一般中子能量可从 10-6 甚至 10-9MeV 到 20MeV 。光子能量可在 keV 到 GeV 数值及范围。电子能量也可在keV 到 GeV 数量级范围。程序中包含各种类型的 记录，输出量齐全，如点通量、面通量、体通量、能量通量。径迹长度记数、各 种微分量记数，各种反应率、能量沉积、剂量等，都可以选择输出。 五、简单可靠又能普遍适用的抽样技巧 在蒙特卡罗方法中，为了提高效率，降低方差总是要针对不同类型的问题， 采用各种不同的技巧，这些技巧随问题不同可以有很大差别，有的技巧本身不可 能也没有必要把所有的技巧都编入其中，只是包含有若干种成熟的、适应性较强 的和经过检验是有效的技巧。 六、具有较强的绘图功能 对于任意几何的蒙特卡罗方法应用软件，具有较强的绘图功能是十分必要 的，因为给出较复杂的几何模型结构，常常需要判断给出的模型结构是否与原来 的考虑相一致。另一方面，计算结果以绘图形式给出，给人以清新、一目了然的 感觉，在实际问题中是非常必要的。 2、SRIM 软件结构分析 SRIM程序包括两个主要程序 （SR和TRIM ）和其他一些特殊用途的程序。 SR （入射粒子在简单靶物质中的能量损失和射程计算界面）可以对较大范围能 量的入射粒子在靶物质中能损和射程进行数值计算。TRIM （入射粒子在物质中 的传输）是一种蒙特卡罗计算方法，它可以跟踪进入到靶物质中的每个入射粒子， 并能得出每个靶原子的碰撞能量转移过程的详细图表。 在 SR （Ion Stopping and Range Tables ）界面中，如图 1 所示，需要输入入射 粒子的数据，