的序号;第二个0代表定义的块内什么东西都没有;后面的-100 #1限定了这个cell的几何空间,它表示这个块是在100号面的内部,(#助记符代表扣除的意思)除了1号cell的所有空间。
3) 我们同样需要定义感兴区外的空间,定义的方法如下:100 0 100。第一个100是这个cell的序号;第二个0代表真空;第三个100代表第100号面的外部。
2号cell和100号cell均为真空,区分哪一个是感兴区的方法是利用另外一个助记符imp,它代表的是importance,也就是粒子在该cell内的重要性。这个助记符可以在每个cell的定义的末端写上,也可以在第三块中写入。在cell末端写入的方法如: 2 0 -100 #1 imp:e,p=1,它代表了2号cell中电子(e)及光子(p)的重要性为1,即它是感兴区内的物体;100 0 100 imp:e,p=0,它代表了100号cell的电子及光子的重要性为0,即它在感兴区外。
注:感兴区与非感兴区并不需要一定是位置划分分明的两块区域,我们可以在感兴区内设定一个非感兴区,只要粒子被输运到该区域就会被杀死(类似于黑洞)。
最后我们需要书写第三个模块,在这个模块内将指明模拟计算中所涉及的反应类型,记录方法,运算时间限定等。
1. 模式卡:mode e p。这个卡说明了计算中将涉及两种粒子,分别为电子 及光子。(源粒子是电子,它轰击Au块会产生轫致辐射X射线)。 2. 材料卡:m1 79197 -1.0。其中m1代表第一号材料,同理会有m2、m3
等材料;79197的格式是ZZAAA,即79是原子序数(Au),197是质量数;-1.0中负号代表的是原子个数的比重,若正好则代表的是质量比重。材料卡的各种核素的比重的标识中并不要求归一化,MCNP会自动给用户归一化。也就是说m1 79197 -2.0 79198 -2.0与m1 79197 -0.5 79198 -0.5的写法对于MCNP而言是等效的,都说明1号材料中197Au与198Au各占一半。
3. 源定义:sdef par=3 sur=1 pos=-2 0 0 vec=1 0 0 dir=1 erg=7。其中sdef是
源定义的助记符代表source definition;par代表源粒子的种类,1代表中子,2代表光子,3代表电子;sur代表源所在的面,上面定义中sur=1说明源在序号为1的面上;pos代表源所在的位置,按照上面的定义,源的位置为(-2,0,0)。请谨记若sur 和pos同时被用上,请保证pos的点是在sur的面上,不然可能导致计算结果有误;vec代表参考向量,向量的起始点是原点,而终止点是(1,0,0)。这说明了我们设定的参考向量就是X轴的正方向;dir代表粒子出射方向与参考向量的夹角的余弦,上面定义中为1,说明了源粒子沿着X轴正方向出射;erg代表源粒子的能量,按照上面的定义,源粒子的能量为7MeV。关于源的定义还有许多其他的助记符以及各种分布情况,请参考MCNP的官方使用手册。
4. 粒子重要性表示:imp:e 1 1 0。其中imp:e代表了这张卡描述的是各个 cell中电子的重要性,1 1 0代表了在cell块中写的各个cell(以书写顺序)的重要性分别为1、1、0。这说明了cell块中第三个描述的cell(cell的序号可能不是三,只是代表它是第三个被定义的cell。)是电子的黑洞,只要电子被输运到这个cell就会被杀死,停止输运。同理我们还可以定义imp:p 1 1 0。在前面已经描述过,这里的imp卡可以在cell块中写入如:
5. 能量截断卡:cut:e j 1。其中cut代表能量截断卡的助记符;e代表电子;
j代表第一个参数选用默认值;1代表截断能量为1MeV。这个卡的作用是当输运过程中,电子的能量小于1MeV,就杀死这个电子。这样做的目的是,若我们只关心高能(>1MeV)的X射线,而能量小于1MeV的电子已经不会再产生能量大于1MeV的X射线了,所以我们可以停止这些低能电子输运来节省计算机机时而且不会影响计算结果。同理我们还可以写cut:p j 1。
6. 记录方法描述卡1:F1:p 100。其中F1代表的是第一种记录模式,也就 是通过某个面的粒子的个数(相对于一个源粒子);p代表记录的是光子;100代表记录面是序号为100的面。故这个记录卡的作用是记录所有通过100号面的光子。
7. 记录方法描述2:F2:p 100。其中F2代表的是第二种记录模式,也就是 通过某个面的粒子的注量,它等于通过面的粒子个数(相对于一个源粒子)除以该面的面积。
8. 记录面分割:Fs2 -30 -31 -32 -33 -34 -35 -36 -37 -38 -39 40 41 42 43 44。
其中Fs2代表的是分割第二号记录卡的记录面(也就是分割记录第100号面);后面的-30 等代表分割方法,输出时MCNP会给出
1) 100号面上,从30号面的内部(圆锥体右叶的内部)出射的粒子 2) 100号面上,从30号面的外部且40号面的内部出射的粒子
3) 100号面上,从30号面的外部且31号面的外部且32号面的内部出射的粒子
4) 100号面上,从30号面的外部且31号面的外部且32号面的外部且33号面的内部出射的粒子。
5) 以此类推
9. 能量分割:我们可以对任意一个记录卡分别设置能量分割卡或所有记录 卡同意设置相同的能量分割卡。这里我们将对2号记录卡设置一个能量分割卡:E2 1 19i 7。其中E2代表这是对2号记录卡的能量分割卡,后面的1 19i 7代表的是分割方法,也就是在1MeV至7MeV之间插入19个点。(若把E2写成E0则代表对所有记录卡使用相同的能量分割方法。)
10. 计算时间设定卡:ctme 10。这个卡说明了要求MCNP计算10分钟。可 以想象,计算的时间越长,模拟的源粒子的个数就会越多,模拟结果就会越接近它的期望值,统计涨落就会越小。所以计算时间需要用户根据自己希望得到的统计可信度,设定计算时间。除了ctme还有利用模拟源粒子的个数进行时间限制的方法,如NPS 10000,它说明了需要MCNP模拟10000个源粒子的输运过程。
在这个文件中只使用了两个记录方法,分别为F1和F2。MCNP中一共有8中记录方法,用户请参考使用手册,选用适合计算模型的记录卡。此外一种记录卡可以有多个记录面,只要保证记录卡的个位数是8种记录卡的一种,例如F11和F21都是第一种记录类型,即通过某个记录面的粒子个数。另外请谨记,在使用F1和F2的记录卡时,记录面一定要是构成某个cell的一个面,不然MCNP
不会给出记录结果,也就是说如果用户随意定义了一个面(如上面定义的某个分割面),而且这个面没有被使用在定义某个cell上,那么我们不能期望MCNP可以记录通过这个面的粒子信息。使用分割面时,其实还是记录通过那个记录面的粒子个数,分割面只是把那个记录面分割为若个块而已。
总结上面的书写过程,我们最后的输入文件如下。文件名为Xray7。 我们可以利用vised.exe观察这个已经写好的;误,我们需要修改输入文件;关闭;若打开后,观察到明确的红线,代表两个物体分享了一;中是不允许的;与我们想像的模型是一致的;入文件的正确性,不然计算出来的结果就很有可能是错;Vised.exe是windows下的应用程序,;好的输入文件,就可以观察写好的模型了,如下图所示;图3宏观形状;图4Au块的形状;利用前
我们可以利用vised.exe观察这个已经写好的输入文件的模型,如果书写有 误,我们需要修改输入文件。有错误时会导致vised.exe无法打开文件并被强制
关闭。出现这种情况时,请看输入文件的书写规范,如空行是否多了或少了等。
若打开后,观察到明确的红线,代表两个物体分享了一部分空间,这在MCNP
中是不允许的。在书写复杂的模型时,vised.exe可以帮助我们确定写出来的模型