EGSnrc-程序说明书

EGSnrcCode系统（701）电子和光子传输的蒙特卡诺模拟I.Kawrakow1E.Mainegra-Hing1,D.W.O.Rogers2,F.Tessier1andB.R.B.Walters11IonizingRadiationStandards,NRC,Ottawa,Canada2CarletonUniversity,Ottawa,[e-mail]@physics.carleton.caJuly10,2009NRCCReportPIRS-701EGSnrc码系统牌照EGSnrc码系统（即所有作品代码表示均受EGSnrc牌照，包括例程有关1999年和更高版本EGSnrc和环境商品和服务的Windows中，所有相关的源代码，核管理委员会有关的多个数据库散射和自旋校正，以及美国国家研究委员会用户守则DOSRZnrc，FLURZnrc，CAVRZnrc和SPRRZnrc，所有的脚本和所有相关文件）的版权材料所拥有的加拿大国家研究院，保留所有权利。那些部分系统的版权拥有共同或完全由斯坦福大学线性加速器中心，分布核管理委员会下一次正式/斯坦福线性加速器中心的协议。1）核管理委员会的赠款用户不可转让，非独占许可使用此系统免费只用于非商业研究或教育目的。所有专利利益，权利，所有权和版权的EGSnrc代码系统仍然与核管理委员会。2）表示，核管理委员会的书面同意，如果需要的EGSnrc代码系统或任何部分或衍生物或数据所产生的代码是用个人或组织对发展中国家的商业产品或服务。3）表示，核管理委员会的书面同意，如果需要此代码系统或其中任何部分是用在服务收费的申请，无论是临床或顾问。4）表示，书面同意，核管理委员会是美国国家研究委员会，如果需要修改或多个自旋散射数据基地将用于直接或间接地以任何其他应用程序，无论是商业或非商业。5）编码系统，必须获得核管理委员会。用户不得复制或分发代码系统或部件。6）核管理委员会不承担任何保证，表示，默示或法定的任何种类或性质关于软件，包括但不限于任何适销性的保证或针对特定用途的适用性。核管理委员会不承担责任在任何情况下的任何损害，不论是直接或间接，特别或一般，必然或偶然的，因使用该软件。7）本牌照取代所有之前的通讯和协议，书面或口头，关于EGSnrc代码系统。任何修改或放弃条款是有效的，除非采用书面形式，双方签署和具体规定的意图影响此牌照。8）此牌照是法律的管制，安大略省和加拿大适用之。那个用户同意的管辖范围，联邦法院和法庭的安大略省。的意图，上述可能得到的最好的例子。如果您正处于一个不牟利机构，而不是下工作的合同或赠款，商业组织，你有一个免费的牌照使用EGSnrc。如果您工作的一个商业组织（除医院），那么您可能只使用EGSnrc如果您的组织具有与许可协议核管理委员会。如果您在医院工作，但使用的是代码只用于内部或个人研究目的，你有一个免费的牌照使用EGSnrc。如果你工作的任何类型的组织，你的工作是由商业组织为任何目的有关的商业使用，那么你需要一个许可证协议，核管理委员会。序言第五印刷：2009年7月出现了大量的变化，该系统自去年11月在印刷2003年，但没有正确地添加到文件。这种印刷是企图以更新此报告，以更好地反映EGSnrc的状态，但还远远没有完成。发展EGSnrcC++类库，其中包括普通用途几何软件包，它的首次公开发行在2005年已向前迈进了一大步。那个C++类库中所描述的另一份报告（PIRS-898）。主要修改和补充物理学的EGSnrc包括：可进行模拟电子碰撞电离，一个改善轫资料库，其中包括一个准确的评价电子电子轫第一玻恩近似，改进差分对生产截面制表巴勒斯坦供水局的基础上精确的计算，考虑到不对称能量分布在能源接近临界值的能力，explicitely模拟三重相互作用（即，对生产中的电子场），有能力采取考虑到辐射更正为康普顿散射的一环近似，能够使用用户提供的原子和分子形式因素的瑞利散射，并有能力使用总光子截面从EPDL97，XCOM，或任何其他用户提供的表格中，除了默认的风暴与以色列表格。最后，更好地反映其贡献的开发和维护的系统，埃内斯托Mainegra兴，布雷克沃尔特斯和弗雷德里克Tessier已添加的共同作者。第四次印刷：2003年11月时间提到EGSnrcMP和报告PIRS-877。一些小的变化有关重大变化的作业系统，使的Windows兼容。有没有相关变化的物理系统。表7重新定时随机数发生了变化大大。第三次印刷：2002年4月小的变化反映了代码的变更。见第8.10。第二次印刷：2001年5月第二次印刷包含的说明使用RHOF（第3.4.2，页123）和$集RHOF（第3.4.1.v，119页）。有一个简短的讨论，结合新的egsnrc，脚本自动分析所造成的许多文件Äpprocess平行运行（（节8月7日，290页））。有一种新的一节中关于终止历史与野生=0.0（第3.8页，139）。最后，新的一节中增加了其中的几个文件未成年人所做的更改EGSnrc自初始发行（（第8月10日，页292））。第一次印刷：2000年5月在10年半以来的原始版本EGS4被释放有远远超过1000年发表的论文中引用原始塌陷-265的报告。代码本身改进了许多不同的方式得到了许多人。详细历史上的大部分截至1994年，读者提到了题为“历史，概况和最近的改进EGS4“的Bielajew等人是可以在网上。在过去几年中有了重大进展的几个方面电子运输。例如，改进多重散射理论已经制订了Kawrakow和Bielajew[1，2，3]，其中大部分获得的缺点莫里哀理论用于EGS4。或许更重要的是发展Kawrakow和Bielajew[4]一个新的电子输运算法，有时被称为PRESTA-2，这使得一个重大的科学进展的电子传递。除了这些进展，Kawrakow实施了其他一些改进电子输运算法环境商品和服务，使人们能够准确地计算离子商会反应在0.1％水平（相对于自己的截面）[5，6]。EGSnrc还实施了各种附加功能，其中许多以前得到了广泛的发展为增加EGS4的Namito，平山郁夫和禁令科索沃能源公司以及[7，8，9，10]。EGSnrc办法的不同之处，在电力公司集团，部分因为一旦我们作出根本性的改变代码，我们进行的是通过在一致的方式。然而，电力公司集团已经实施的几个选项尚未EGSnrc（如极化光子散射和电子碰撞电离）。这份报告的目的是文件的许多变化已经发生，从EGS4以EGSnrc。虽然这个报告是两个人写的，系统的环境商品和服务显然是儿童的许多父母谁作出了各种各样的捐款多年来。这个顺利回到理查德福特，然后在斯坦福线性加速器中心，谁作出了重要贡献EGS3。平山秀夫，西班和YoshNamito的电力公司取得了无数的贡献环境商品和服务，特别是关于低能量光子物理。亚历克Bielajew在关于环境产品和服务工作核管理委员会从80年代初至90年代后期，他的名字联系在一起了一大批重要的环境商品和服务的贡献，也许是最重要的PRESTA算法，而且还很多其他具体的改进物理基础的Unix脚本和用户守则的核管理委员会。他的名字出现在非常广泛的参考名单。的名称，沃尔特拉尔夫纳尔逊几乎是同义词，环境产品和服务的所有用户的任何版本的系统将环境商品和服务永远是在拉尔夫的债务。据他的热情和愿意帮助他人，分享这一资源如此忘我这使我们取得巨大成功的。所有这些人谁的贡献，以便广泛的环境商品和服务系统，以及无数其他谁发挥了不同的角色，我们都负有巨额债务的感激之情。值得指出的是，核管理委员会和斯坦福线性加速器中心已制定了一项正式协议，其中确认双方的权利与EGS4和EGSnrc。因此，在本报告中有部分是逐字摘自塌陷-265（特别是PEGS4手册和用户指南Mortran3）和我们要感谢斯坦福线性加速器中心的授权复制它们。我们还提请注意的版权和许可安排与GSnrc这是类似于EGS4，但正在变得更加严格控制在本不断变化的世界，我们生活都EGS4英寸也不EGSnrc是公共领域的软件。他们都是版权保护的核管理委员会和/或塌陷。正式授权声明更准确和一揽子的一部分，但总的意思是个人获未经授权费用将它用于非商业目的，但核管理委员会的授权是需要的任何商业应用，并通过定义某人工作的非营利组织或工作的合同，这样的一个组织正在制订一项商业应用程序。接下来会怎样？一节中的序塌陷-265，有7个地区确定为需要更多工作。关于环境产品和服务的工作尚未完成，至少有27仍然开放，即：•发展有效率的，一般用途的几何一揽子针对环境产品和服务结构。•执行一个一般用途的能量损失straggling算法正确处理能源限还有其他一些问题，这些问题仍然撤消内EGSnrc。•模拟电子碰撞电离•一些关键功能，然后在下一次的应用！我们鼓励用户贡献其改进代码。我们将愉快地购买那些这是普遍关心并提供网站的分布而这些增加特别感兴趣。我们也将得到错误的报告。虽然我们已经做了广泛的质量保证系统，有很多的变化，而不是所有地区的代码为仔细检查象我们所希望的。然而，压力释放代码是迫使我们着手在这一点上。我们要感谢我们的许多同事在挪威难民理事会谁有助于这项工作。在尤其是米歇尔普洛尔斯出色帮助保持计算机系统顺利进行，1月Seuntjens他帮助用户守则，乔安妮Treurniet她帮助最最新版本的环境商品和服务的Windows系统和布莱克沃尔特斯的工作质量保证的制度。2辐射运输EGSnrc2.1导言光子相互作用问题通过与周边四个基本过程：物化到电子/正对在电磁场的核和周围的原子电子，语无伦次（康）散射与原子的电子，光电吸收和连贯（瑞利）散射的分子（或原子）的媒介。第一三个类型的碰撞能量转移的光子辐射场对electrons1之一其中占主导地位取决于能源和媒介运输发生。两人生产process2占主导地位的高能量。在一些中间力量非相干散射是最重要的进程，在低能量的光电进程占主导地位。电子，因为他们遍历问题，失去能源的两个基本过程：非弹性碰撞电子和原子辐射。辐射能量损失，发生韧值辐射和正电子湮没，转让能源回到光子并导致耦合的电子和光子辐射领域。该进程是轫主导机制的电子能量损失在高能量，非弹性碰撞更重要的低能。此外，参加弹性电子与原子碰撞原子核发生在高利率，并导致经常改变电子方向。非弹性碰撞和电子与光子相互作用导致原子电子激发和ionizations的原子沿路径的粒子。高激发原子与内壳空缺炮弹，放松通过发射光子和电子与特点精力。耦合积分微分方程描述电磁淋浴发展是望而却步，使复杂的分析处理，除非严重的近似值。蒙特卡罗（只限英语）技术是目前唯一已知的解决方法可应用于任何能源的各种利益。MonteCarlo模拟的粒子输运过程是一个忠实的物理模拟现实：粒子的“诞生”根据分布说明来源，他们的旅行一定的距离，确定的概率分布取决于总的相互作用截面，该网站的碰撞和散射到另一个能源和/或指示根据相应的微分截面，可能产生新的粒子，已经运到的。这一程序一直持续到所有的粒子吸收或离开几何审议。大量的利益可以计算出平均每在一组给定的MC颗粒“历史”（也称为是“阵雨”或“情况”）。从数学的观点每个粒子“历史”是一个点，一个D-三维空间（维度取决于一些互动）和平均程序对应于d维蒙特卡洛一体化。因此，蒙特卡洛估计数量的利益是受统计的不确定性取决于氮，粒子的数目历史模拟，通常跌幅为N-1/2。根据这个问题正在调查中所需的统计的准确性，很长的计算有时可能是必要的。另外一个困难的情况下发生的MonteCarlo模拟电子运输。在此过程中放缓，一个典型的快电子和二次粒子它创造接受数以十万计的相互作用与周边的问题。由于这大量的碰撞，一个事件的事件仿真的电子输运往往不可能由于计算能力的限制。绕过这一困难，伯杰[15]制定了“浓缩历史”（瑞士）技术的模拟带电粒子运输。在此方法中，大量的后继运输和碰撞过程是“浓缩”到一个单一的“第一步”的累积效应是个人的相