Алгоритм менденхолла-веллера для расчета угла рассеяния заряженных частиц в СЦМ

Abstract

Одним из основных методов численного моделирования взаимодействия заряженных частиц с твердым телом является метод Монте-Карло (МК). Наиболее известными программами, реализующими метод МК в применении к задачам ионного легирования, являются TRIM(SRIM) [1] и Geant4 [2]. В основе любой программы, моделирующей движение заряженной частицы в твердом теле, лежат физические приближения, упрощающие описание процессов взаимодействия заряженных частиц с электронной и ядерной подсистемами мишени. Одним из таких упрощений является расчет угла рассеяния (Θ) в системе центра масс (СЦМ) по “магической формуле” (МФ), предложенной Бирзаком с соавторами [3] более 25 лет назад.. Применение МФ связано со сложностью многократного расчета классического интеграла рассеяния при использовании реалистичных потенциалов ион-атомного взаимодействия. Физика TRIM- алгоритма заложена в то время, когда быстродействие компьютеров было весьма ограниченным, и многие прямые расчеты заменялись подгоночными формулами для экономии расчетного времени. Поэтому сегодня необходим тщательный пересмотр давних упрощений и дополнение пакета более строгими физическими формулами.