電子束輻照材料劑量分布的蒙特卡羅計算

黎亞平 萬蘭芳

(1.三峽大學理學院,湖北宜昌 443002;2.三峽大學機械與材料學院,湖北宜昌 443002)

用電子束輻照開發(fā)新產(chǎn)品是輻射加工技術產(chǎn)業(yè)中最具有發(fā)展前景的工藝之一.電子加速器產(chǎn)生的電子的能量和束流強度可以調(diào)節(jié),電子束的定向性較好,照射范圍集中,因而輻射能利用率較高.但電子射程短,穿透力小,因此僅適用于厚度有限的產(chǎn)品或作表面輻照.在開展電子束加工前,需要對吸收劑量做出準確的理論估算和應用基礎研究驗證工作,才能夠避免盲目性.輻射加工直接利用電離輻射能量,因而表征電離輻射與物質相互作用的物理量——吸收劑量就成為輻射加工最重要的工藝參數(shù).對輻照產(chǎn)品來說,最重要的參數(shù)是材料中的吸收劑量及其均勻度[1].計算電子束在材料中的吸收劑量及其它相關的參數(shù),實際上就是解決電子在介質中的輸運問題.隨著蒙特卡羅方法研究的深入和計算機的發(fā)展,一些大型的蒙特卡羅方法應用軟件先后產(chǎn)生并得到了迅速的發(fā)展.本文使用的是 2006年由加拿大 National Research Council發(fā)布的 EGS4軟件包的新版本EGSnrcMP模擬軟件的用戶代碼DOSXYZnrc[2],運行于Window s XP操作系統(tǒng)平臺上.

1 計算方法

1.1 EGSnrcMP

蒙特卡羅應用程序EGSnrcMP(The multi-Platform environment for EGSnrc)是EGS4程序(它由Stanford Linear Accelerator Center And National Research Council提供的軟件程序包)的一個最新版本,與以往的版本相比有一些實質性的改進,其中包括:引入了一種新的任意角度多次彈性散射理論;改進了的電子輸運步長算法;對于離散的相互作用進行距離抽樣而需要假定的截面數(shù)……