粒子探测器蒙特卡罗模拟PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 蒙特卡罗方法简介 1

1.1.1 蒙特卡罗方法的原理 1

1.1.2 收敛性 3

1.1.3 误差 3

1.2 蒙特卡罗方法的起源 4

1.3 粒子输运的蒙特卡罗方法 6

1.3.1 粒子输运与马尔科夫过程 6

1.3.2 粒子输运的蒙特卡罗方法所解决的问题 7

1.4 蒙特卡罗粒子输运代码的发展 7

1.4.1 创立初期 7

1.4.2 后期发展 8

1.5 粒子探测器蒙特卡罗建模 11

1.5.1 几何建模 11

1.5.2 源项设定 12

1.5.3 粒子输运 12

1.5.4 探测器响应 13

2 粒子输运的蒙特卡罗方法 18

2.1 粒子输运 18

2.1.1 基本概念 18

2.1.2 运动论层次的描述 20

2.2 粒子输运的蒙特卡罗方法 21

2.2.1 平均自由程的确定 22

2.2.2 反应种类确定 24

2.2.3 散射角的选取 24

2.2.4 输运的起始和终止 26

2.3 粒子输运算法 27

2.4 蒙特卡罗粒子输运方法的误差 28

3 粒子与物质相互作用 31

3.1 中子 31

3.1.1 截面获取 32

3.1.2 反应类型 33

3.2 光子 37

3.2.1 光电效应 38

3.2.2 汤姆逊散射 40

3.2.3 康普顿散射 41

3.2.4 瑞利散射 49

3.2.5 电子对效应 52

3.3 带电粒子 53

3.3.1 库仑散射 53

3.3.2 带电粒子的能损 60

3.3.3 重带电粒子 64

3.3.4 电子 65

4 状态变量抽样 72

4.1 随机变量的抽样 72

4.1.1 解析取反抽样法 74

4.1.2 数值法取反抽样 76

4.1.3 舍选抽样 78

4.1.4 复合抽样 79

4.1.5 查表法 81

4.2 粒子的位置 81

4.2.1 点源分布 82

4.2.2 面源分布 82

4.2.3 体源分布 85

4.3 粒子运动方向 88

4.3.1 各向同性分布 88

4.3.2 锥角内各向同性点源分布 94

4.4 粒子能谱分布 95

4.4.1 裂变能谱（Watt谱） 95

4.4.2 光子散射能谱 95

4.4.3 麦克斯韦分布 100

4.4.4 高斯分布 101

5 几何模型 105

5.1 几何建模过程 106

5.2 几何体的组合 109

5.2.1 曲面建立 110

5.2.2 几何单元定义 111

5.3 边界描述 112

5.4 粒子跟踪 113

6 探测器记录与响应 116

6.1 粒子输运模拟中的物理量 116

6.2 稳态系统的记录 117

6.2.1 体估计 117

6.2.2 面穿越估计 118

6.2.3 解析估计 119

6.3 信号产生及其数字化 120

6.3.1 闪烁体探测器的响应 121

6.3.2 气体探测器的响应 131

7 减小方差的技术 133

7.1 密度函数的偏倚 134

7.1.1 反应类型的偏倚 134

7.1.2 俄罗斯轮盘赌 135

7.1.3 自由程偏倚 135

7.1.4 指数变换 136

7.1.5 强制碰撞 137

7.2 分裂技术 138

7.2.1 基于俄罗斯轮盘赌的几何分裂 138

7.2.2 基于俄罗斯轮盘赌的能量分裂 140

7.2.3 基于俄罗斯轮盘赌的角度分裂 140

7.2.4 权重窗技术 141