Khóa luận tốt nghiệp Đại học: Xây dựng chương trình mô phỏng vận chuyển Photon Electron bằng phương pháp Monte Carlo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN ------------------------------ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG VẬN CHUYỂN PHOTON-ELECTRON BẰNG PHƢƠNG PHÁP MONTE CARLO SVTH : Nguyễn Thanh Tân CBHD : ThS. Trƣơng Thị Hồng Loan CN. Đặng Nguyên Phƣơng CBPB : ThS. Trần Thiện Thanh TP HỒ CHÍ MINH – 2009 1 LỜI CẢM ƠN Vậy là bốn năm đại học cũng sắp qua. Khi hoàn thành khóa luận này tôi cũng đã sắp bƣớc qua ngƣỡng của đại học, bốn năm qua tôi đã học hỏi đƣợc nhiều điều nhờ sự tận tình dạy bảo và giúp đỡ của thầy cô và bạn bè. Đặc biệt trong khóa luận vừa rồi tôi thật sự biết ơn sự chỉ dẫn của thầy cô và các bạn đã giúp tôi không những hoàn thành luận văn mà còn giúp tôi hiểu biết lên nhiều. Trƣớc hết tôi chân thành cảm ơn cô Trƣơng Thị Hồng Loan đã gợi mở đề tài và cũng nhƣ cung cấp tài liệu và nhiệt tình hƣớng dẫn tôi hoàn thành khóa luận Tôi chân thành cảm ơn anh Đặng Nguyên Phƣơng cũng là ngƣời đã trực tiếp cung cấp tài liệu và hƣớng dẫn tôi từng bƣớc hoàn thành khóa luận, là ngƣời thƣờng xuyên đốc thúc nhiệt tình, góp ý sửa sai và giúp tôi hoàn chỉnh khóa luận cũng nhƣ chƣơng trình. Cảm ơn các anh chị trong nhóm lập trình đã chia sẻ, góp ý động viên tôi hoàn thành khóa luận. Cảm ơn các bạn tôi đặc biệt là Bùi Trung Thuận và Nguyễn Anh Khoa đã nhiệt tình góp ý, động viên tôi hoàn tất khóa luận. Cuối cùng cảm ơn em trai và ba mẹ đã thƣờng xuyên quan tâm và đốc thúc con hoàn thành khóa luận. TP. HCM, tháng 5 năm 2009 NGUYỄN THANH TÂN 2 MỤC LỤC MỤC LỤC Trang Danh mục các ký hiệu sử dụng trong khóa luận.............................................................4 Danh mục các hình vẽ và bảng số liệu...........................................................................4 LỜI MỞ ĐẦU...............................................................................................................5 CHƢƠNG 1: MÔ PHỎNG MỘT SỐ TƢƠNG TÁC CỦA PHOTON VỚI VẬT CHẤT ...........................................................................................................................7 1.1. Hiệu ứng quang điện...............................................................................................7 1.1.1. Khái niệm.........................................................................................................7 1.1.2. Mô phỏng hiệu ứng quang điện .................................................................................8 1.2. Va chạm Rayleigh ..................................................................................................9 1.2.1. Khái niệm.........................................................................................................9 1.2.2. Mô phỏng va chạm Rayleigh ..........................................................................10 1.3. Va chạm Compton................................................................................................12 1.3.1. Khái niệm.......................................................................................................12 1.3.2. Mô phỏng va chạm Compton..........................................................................13 1.4. Hiện tƣợng tạo cặp................................................................................................17 1.4.1. Khái niệm.......................................................................................................17 1.4.2. Mô phỏng hiện tƣợng tạo cặp..........................................................................18 CHƢƠNG 2: TƢƠNG TÁC CỦA ELECTRON VỚI VÂT CHẤT .............................23 2.1. Va chạm đàn hồi...................................................................................................23 2.1.1. Khái niệm.......................................................................................................23 2.1.2. Mô phỏng va chạm đàn hồi......................................................................................24 2.1.2.1. Phƣơng pháp sóng riêng phần............................................................................27 2.1.2.2. Mô hình Wenzel (MW)......................................................................................28 2.2. Va chạm không đàn hồi........................................................................................32 3 2.2.1. Khái niệm.......................................................................................................32 2.2.2. Mô phỏng va chạm không đàn hồi...........................................................................32 2.3. Hiện tƣợng phát bức xạ hãm.................................................................................33 2.3.1. Khái niệm.......................................................................................................33 2.3.2. Mô phỏng hiện tƣợng hiện tƣợng phát bức xạ hãm .........................................34 2.3.2.1. Mô phỏng năng lƣợng photon phát ra................................................................35 ......................................................................36 2.4. Va chạm mềm.......................................................................................................37 2.4.1. Khái niệm.......................................................................................................37 2.4.2. Mô phỏng va chạm mềm ................................................................................37 2.4.2.1. Góc lệch trong va chạm mềm....................................................................38 2.4.2.2. Sự mất năng lƣợng mềm ...........................................................................41 CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG VẬN CHUYỂN PHOTON VÀ ELECTRON...................44 3.1. Tiết diện tƣơng tác................................................................................................44 3.2. Mô phỏng kết hợp electron / photon..............................................................................45 3.2.1.Thƣ viện tiết diện .....................................................................................................45 3.2.2. Vận chuyển kết hợp electron photon...............................................................46 3.2.3. Mô phỏng electron..........................................................................................47 3.3. Xây dựng chƣơng trình mô phỏng electron / photon .............................................47 3.3.1. Mô phỏng photon............................................................................................47 3.3.2. Mô phỏng electron..........................................................................................47 3.3.3. Xây đựng chƣơng trình ...................................................................................47 3.2.4. Mô phỏng photon............................................................................................50 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ CHẠY CHƢƠNG TRÌNH TRONG MỘT SỐ VẬT LIỆU ..51 4.1. Hình học mô phỏng và detector ............................................................................51 4.2. Kết quả mô phỏng photon.....................................................................................52 4.3. Kết quả mô phỏng electron...................................................................................54 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................59 PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP SỐ HỖ TRỢ MÔ PHỎNG.........................60 PHỤ LỤC 2: PHẦN LẬP TRÌNH CỦA CHƢƠNG TRÌNH .......................................64 ... - tailieumienphi.vn