Monte Carlo Computer Simulation Method for Solving the Problem of Particle Passage through Matter
- Autores: Novikov N.1
-
Afiliações:
- Moscow State University, Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics
- Edição: Nº 6 (2023)
- Páginas: 94-106
- Seção: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/1028-0960/article/view/137774
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023060122
- EDN: https://elibrary.ru/DMNWKS
- ID: 137774
Citar
Resumo
The Monte Carlo method is compared with the deterministic methods based on the solution of the transport equation and the molecular dynamics methods. The capabilities of commonly used general-purpose programs (SRIM, PENELOPE, MCNP, FLUKA, and GEANT4) for Monte Carlo simulation of the processes of particle passage through matter are analyzed. Possible ways for further development of the Monte Carlo method are discussed.
Sobre autores
N. Novikov
Moscow State University, Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics
Autor responsável pela correspondência
Email: nvnovikov65@mail.ru
Russia, 119991, Moscow
Bibliografia
- Nuclotron-Based Ion Collider fAcility (NICA). https:// nica.jinr.ru/ru/
- Adams J., Aggarwal M.M., Ahammed Z. et al. // Nucl. Phys. A. 2005. V. 757. P. 102. https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2005.03.085
- Aad G., Abajyan T., Abbott B. et al. (ATLAS Collaboration) // Phys. Lett. B. 2012. V. 716. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.physletb.2012.08.020
- Chatrchyan S., Khachatryan V., Sirunyan A.M. et al. (CMS Collaboration) // Phys. Lett. B. 2012. V. 716. P. 30. https://doi.org/10.1016/j.physletb.2012.08.021
- Модель космоса. Т. II. Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов / Ред. Новиков Л.С. М.: Изд-во НИИЯФ МГУ, 2007. 1145 с.
- Рубин С.Г. Устройство нашей Вселенной. Фрязино: Век-2, 2006, 312 с.
- Панасюк М.И. Странники Вселенной или эхо Большого взрыва. Фрязино: Век-2, 2005. 184 с.
- Акишин А.И. Космическое материаловедение. М.: НИИЯФ МГУ, 2007. С. 209.
- Чумаков А.И. Действие космической радиации на интегральные схемы. М.: Радио и связь, 2004. 320 с.
- Зебрев Г.И. Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах высокой степени интеграции. М.: НИЯУ МИФИ, 2010. 148 с.
- Таперо К.И., Улимов В.Н., Членов А.М. Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах космического применения. М.: Изд-во БИНОМ Лаборатория знаний, 2014. 302 с.
- Zhang Y., Weber W. J. // Appl. Phys. Rev. 2020. V. 7. P. 041307. https://doi.org/10.1063/5.0027462
- Lindhard J., Nielsen V., Scharff M. et al. // Mat. Fys. Medd. Dan. Vid. Selsk. 1963. V. 33. № 10. P. 1.
- Лейман К. Взаимодействие излучения с твердым телом и образование элементарных дефектов. М.: Атомиздат, 1979. 295 с.
- Nordlund K. // J. Nucl. Mater. 2019. V. 520. P. 273. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2019.04.028
- Chen S., Tamagno P., Bernard D. et al. // Results Phys. 2020. V. 7. P. 03023. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2020.103023
- Novikov N.V., Chechenin N.G., Shirokova A.A. // Rad. Eff. Defects Solids. 2021. V. 176. P. 1107. https://doi.org/10.1080/10420150.2021.2007915
- Incerti S., Baldacchuno G., Bernal M. et al. // Int. J. Model. Simul. Sci. Comput. 2010. V. 1. P. 157. https://doi.org/10.1142/S1793962310000122
- Комаров Ф.Ф. // УФН. 2017. Т. 187. С. 465. https://doi.org/10.3367/UFNr.2016.10.038012
- Lewis H.W. // Phys. Rev. 1950. V. 78. P. 526. https://doi.org/10.1103/PhysRev.78.526
- Калашников Н.П., Ремизович В.С., Рязанов М.И. Столкновения быстрых заряженных частиц в твердых телах. М.: Атомиздат, 1980. 272 с.
- Аккерман А.Ф. Моделирование траекторий заряженных частиц в веществе. М.: Энергоатомиздат, 1991. 200 с.
- Wood W.W., Parker F.R. // J. Chem. Phys. 1957. V. 27. P. 720. https://doi.org/10.1063/1.1743822
- Plimpton S. // J. Comput. Phys. 1995. V. 117. P. 1. https://doi.org/10.1006/jcph.1995.1039
- Ulam S.M., Neumann J. // Bull. Amer. Math. Soc. 1947. V. 53. P. 1120.
- Metropolis N., Ulam S. // J. Am. Stat. Assoc. 1949. V. 44. № 247. P. 335.
- Соболь И.М. Метод Монте-Карло. М.: Наука, 1968. 80 с.
- Brown D.A., Chadwick M.B., Capote R. et al. // Nucl. Data Sheets. 2018. V. 148. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.nds.2018.02.001
- Robinson M.T., Torrens I.M. // Phys. Rev. B. 1974. V. 9. P. 5008.
- Robinson M.T. // Phys Rev. B. 1989. V. 40. P. 10717.
- Shulga V.I. // Rad. Eff. Defects Solids. 1984. V. 82. P. 169.
- Шульга В.И. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2019. № 6. С. 109. https://doi.org/10.1134/S0207352819060131
- Ziegler J.F., Ziegler M.D., Biersack J.P. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2010. V. 268. P. 1818. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091
- Ziegler J.P., Biersack J.P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Solids. N.Y.: Rergamon Press, 1985.
- Белкова Ю.А., Новиков Н.В., Теплова Я.А. Экспериментальные и теоретические исследования процессов взаимодействия ионов с веществом. М.: НИИЯФ МГУ, 2019. 233 с.
- Paul H. Stopping Power Graphs. www.exphys.uni-linz.ac.at/stopping/.
- Brandt W., Kitagawa M. // Phys. Rev. B. 1982. V. 25. P. 5631. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.25.5631
- Novikov N.V. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2021. V. 506. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2021.09.002
- Novikov N.V. // Rad. Phys. Chem. 2021. V. 189. P. 109699. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2021.109699
- Новиков Н.В., Теплова Я.А. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2020. № 3. С. 32. https://doi.org/10.31857/S1028096020030140
- Bragg W.H., Kleeman R. // Phil. Mag. 1905. V. 10. P. 318.
- Sigmund P. Particle Penetration and Radiation Effects. Volume 2: Penetration of Atomic and Molecular Ions. N.Y.–Dordrecht–London: Springer Cham Heidelberg, 2014. 602 p.
- Kinchin G.H., Pease R.S. // Rep. Prog. Phys. 1955. V. 18. P. 1. https://doi.org/10.1088/0034-4885/18/1/301
- Sempau J., Fernandez-Varea J.M., Acosta E., Salvat F. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2003. V. 207. P. 107. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(03)00453-1
- Goorley T., James M., Booth T., Brown F. et al. // Nucl. Technol. 2012. V. 180. P. 298. https://doi.org/10.13182/NT11-135
- Chadwick M.B., Oblozinsky P., Herman M. et al. (CSEWG Collaboration) // Nucl. Data Sheets. 2006. V. 107. P. 2931. https://doi.org/10.1016/j.nds.2006.11.001
- MacFarlane R.E., Muir D.W. The NJOY Nuclear Data Processing System. Version 91, Los Alamos National Laboratory Report LA-12740-M. 1994.
- Ferrari A., Sala P.R., Fasso A., Ranft J., FLUKA: a Multi-Particle Transport code. CERN-2005-10, INFN/ TC 05/11, SLAC-R-773. 2005. www.fluka.org/fluka.php
- Battistoni G., Cerutti F., Fasso A., Ferrari A., Muraro S., Ranft J., Roesle S., Sala P.R. // AIP Conf. Proc. 2007. V. 896. P. 31. https://doi.org/10.1063/1.2720455
- Vlachoudis V. FLAIR: FLUKA Advanced Interface. http://www.fluka.org/flair
- Ferrari A., Sala P.R., Guaraldi R., Padoani F. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1992. V. 71. P. 412. https://doi.org/10.1016/0168-583X(92)95359-Y
- Ferrari A., Sala P.R. // Proc. Workshop on Nuclear Reaction Data and Nuclear Reactors Physics, Design and Safety / Eds. Gandini A., Reffo G. 1998. V. 2. P. 424.
- Collazuol G., Ferrari A., Guglielmi A., Sala PR. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2000. V. 449. P. 609. https://doi.org/10.1016/S0168-9002(00)00152-2
- Bohlen T.T., Cerutti F., Chin M.P.W. et al. // Nucl. Data Sheets. 2014. V. 120. P. 211. https://doi.org/10.1016/j.nds.2014.07.049
- Glauber R.J., Matthiae G. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1970. V. 21. P. 135. https://doi.org/10.1016/0550-3213(70)90511-0
- Gribov V.N. // Sov. Phys. JETP. 1969. V. 29. P. 483.
- Capella A., Sukhatme U., Tan C.-I., Tran J. // Phys. Rep. 1994. V. 236. P. 225. https://doi.org/10.1016/0370-1573(94)90064-7
- Allison J., Amako K., Apostolakis J. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2016. V. 835. P. 186. http://dx.doi.org/10.1016/j.nima.2016.06.125 (geant4.web.cern.ch)
- Campbell J.L., Hopman T.L., Maxwell J.A., Nejedly Z. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2000. V. 170. P. 193. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(00)00156-7
- Capote R., Herman M., Oblozinsky P. et al. // Nucl. Data Sheets. 2009. V. 110. P. 3107. https://doi.org/10.1016/j.nds.2009.10.004
- Fesefeldt H.C. Simulation of Hadronic Showers, Physics and Application. Technical Report PITHA 85-02. 1985. https://inspirehep.net/literature/17633
- Glauber R.J. // High Energy Physics and Nuclear Structure / Ed. Devons S. New York: Plenum Press, 1970. P. 207.
- Degtyarenko P.V., Kossov M.V., Wellisch H.P. // Eur. Phys. J. A. 2000. V. 8. P. 217. https://doi.org/10.1007/s100500070108
- Kossov M.V. // Eur. Phys. J. A. 2002. V. 14. P. 265. https://doi.org/10.1140/epja/i2001-10211-3
- Niita K., Chiba S., Maruyama T., Maruyama T., Takada H., Fukahori T., Nakahara Y., Iwamoto A. // Phys. Rev. C. 1995. V. 52. P. 2620. https://doi.org/10.1103/PhysRevC.52.2620
- Bertini H.W. // Phys. Rev. 1963. V. 131. P. 1801. https://doi.org/10.1103/PhysRev.131.1801
- Folger G., Ivanchenko V., Wellisch J.P. // Eur. Phys. J. A. 2004. V. 21. P. 407. https://doi.org/10.1140/epja/i2003-10219-7
- Boudard A., Cugnon J., David J.-C., Leray S., Mancusi D. // Phys. Rev. C. 2013. V. 87. P. 014606. https://doi.org/10.1103/PhysRevC.87.014606
- Nilsson-Almqvist B., Stenlund E. // Comput. Phys. Commun. 1987. V. 43. P. 387. https://doi.org/10.1016/0010-4655(87)90056-7
- Kaidalov A.B. // Phys. Lett. B. 1982. V. 116. P. 459. https://doi.org/10.1016/0370-2693(82)90168-X
- Andersson B., Gustafson G., Ingelman G., Sjostrand T. // Phys. Rep. 1983. V. 97. P. 31. https://doi.org/10.1016/0370-1573(83)90080-7
- Brandt W., Lapicki G. // Phys. Rev. A. 1981. V. 23. P. 1717. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.23.1717
- Rochman D., Koning A.J., Sublet J.Ch., Fleming M. et al. // EPJ Web Conf. 2017. V. 146. P. 02006. https://doi.org/10.1051/epjconf/201714602006
- Koning A.J., Rochman D. // Nucl. Data Sheets. 2012. V. 113. P. 2841. https://10.1016/j.nds.2012.11.002(http://www.talys.eu)
- Koning A., Delaroche J. // Nucl. Phys. A. 2003. V. 713. P. 231. https://doi.org/10.1016/S0375-9474(02)01321-0
- Chytracek R., McCormick J., Pokorski W., Santin G. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2006. V. 53. P. 2892. https://doi.org/10.1109/TNS.2006.881062