接前面 蒙特卡洛模拟小记,看一下SRIM
这个软件历史悠久,最后一个版本发布于2013年。单独看这个年份问题不大,只是它使用 VB5,实在是太老了。
它免费,但是不开源。开源替代,可考虑 RustBCA ??
SRIM
SRIM:物质中离子的阻止与射程(Stopping and Range of Ions in Matter)
SRIM 是一组程序,用于计算离子(动能范围为 10 eV 至 2 GeV/amu)在物质中的阻止能力和射程,其计算基于离子-原子碰撞的量子力学处理(将运动的原子称为“ion(离子)”,而将所有靶原子称为“atom(原子)”)。
在碰撞过程中,离子与原子之间会发生屏蔽库仑碰撞,包括重叠电子壳层之间的交换和关联相互作用。 离子还与靶原子产生长程相互作用,导致靶材料内部的电子激发和等离子体振荡(等离子体子)的形成。
在计算设置时,这些过程通过包含对靶材料集体电子结构和原子间键结构的描述来体现。靶材料中离子的电荷状态是通过“有效电荷”的概念来描述的,其中包括与速度相关的电荷状态,以及靶材料集体电子海引起的长程屏蔽效应。
其功能包括:
- 目标物质中离子的阻止与射程计算,
- 离子注入,
- 溅射,
- 离子传输,
- 以及离子束治疗(?)
虚拟机里面装个Windows XP跑它可能比较容易。
历史
SRIM(The Stopping and Range of Ions in Matter)的开发历史可以追溯到20世纪80年代,其诞生和发展与两位科学家的开创性研究密切相关:J. P. Biersack 和 J. F. Ziegler。
- 1980年,J. P. Biersack 与 L. Haggmark 在他们的论文中提出了一种新的射程算法(见 Nuclear Instruments and Methods, 第174卷,第257页)。这一工作奠定了SRIM程序的计算框架。
- 1983年,SRIM首次作为一个基于DOS的程序开发出来,旨在为离子与物质相互作用的研究提供工具。这一初始版本已具备基础的阻止功率和离子射程计算功能。
- 1985年,J. F. Ziegler 和 J. P. Biersack 合著了教程书《The Stopping and Range of Ions in Solids》,为SRIM提供了理论支持和应用指导。该书深入讲解了离子穿透固体的物理学原理以及SRIM的设计思路。
- 1989年,随着计算机技术的进步,SRIM被移植到Windows平台。这一版本显著改进了用户界面,并提升了计算速度和易用性。
SRIM的物理模型来源于J. F. Ziegler在1977至1985年间编著的多卷书籍《The Stopping and Range of Ions in Matter》,其内容涵盖了离子与物质相互作用的广泛研究成果。
SRIM的最新版本于21世纪初发布,包含了改进的用户界面和更强大的计算功能。2009年,《The Stopping and Range of Ions in Solids》教程书出版了新版。
参考
- http://www.srim.org/
- https://rmlmcfadden.github.io/ion-implantation/srim/
- https://github.com/lcpp-org/RustBCA