液态水电子发射蒙特卡罗模拟的比较研究
医学物理
2020-07-01 v1
摘要
液态水已被证明是扫描电子显微镜表征样品结构的优良介质。电子-水相互作用物理、尤其是二次电子产额的知识，对成像衬度的解释至关重要。然而，由于某些实际限制，迄今为止关于低能电子与液态水相互作用的实验知之甚少。通过能够数值模拟电子在水中输运轨迹的蒙特卡罗（MC）模拟技术获取有关水电子发射的有用信息便十分重要。在本研究中，我们使用两种不同的代码，即我们实验室开发的经典 MC（CMC）代码与 Geant4-DNA（G4DNA）代码，对初态能量范围 50 eV-30 keV 内液态水的电子发射进行了 MC 模拟。计算得到的二次电子产额与电子背散射系数在适用处与实验结果比较，以验证电子-水相互作用物理模型的有效性。两代码计算的二次电子产额随初态能量变化曲线呈现与金属相同的通用曲线形状，但绝对数值差异颇大。G4DNA 因采用单步热化模型并设置 7.4 eV 截止能量，从而忽略声子激发导致的低能损失，致使其绝对数值被低估。我们的 CMC 二次电子产额计算更接近实验数据且能量分布合理。结论指出，G4DNA 模型在模拟低能电子时应采用 7.4 eV 以下低能损失处的完整介电函数数据。
引用
@article{arxiv.1903.11235,
title = {A Comparative Study on Monte Carlo Simulations of Electron Emission from Liquid Water},
author = {M. Mehnaz and L. H. Yang and Y. B. Zou and B. Da and S. F. Mao and Z. J. Ding},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.11235},
year = {2020}
}