2015 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ結晶の電子スペクトルシミュレーターの開発と高速化
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25410159
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
吉川 英樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 極限計測ユニット, 主席研究員 (20354409)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 計算物理 / 分析化学 / 放射線，Ｘ線，粒子線 / 表面，界面物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的である結晶性試料における干渉性弾性散乱効果を組み込んだMonte Carlo (MC) Simulationのコードの開発を行った。良く知られているようにMC法で計算した電子スペクトルのS/N比は，検出立体角内に到達する電子数で決まる。対象とする物質系が一様であれば，空間的な対称性の良さを利用して実効的な検出立体角を広くとることでS/N比の良いデータを得ることが出来る。ところが本課題のように空間的に一様でない系では，実効的な検出立体角を広く取ることができず，実用的な計算時間内で良好なS/N比の電子スペクトルを得ることが困難であることが本研究の過程で分かった。そこで，実用的な計算時間内で良好なS/N比の電子スペクトルを得るために，光電子の生成と輸送の物理モデルの時間発展の順番を逆転させたアルゴリズムを新たに導入した。これは言い換えると，最初に検出立体角を指定し，その検出立体角に入る電子だけを計算する手法である。そのため，検出立体角に入らない電子を計算する無駄が無くなり，効率的に計算でき，結果として空間的に一様でない系であっても良好なS/N比のデータを得ることができる。この時間反転の手法は，均一な物質系では過去に報告例があるが，不均一系にこの手法を適用しMC法として実現したのは前例の無い初めての試みである。この新しい手法により結晶クラスターのサイズを決定するためのMean escape depthを多元素について短時間で精度よく計算することが初めて可能になったため，この新手法に切り替えて計算を行い精度を上げた成果を論文化している段階である。MCシミュレーションの結果を記録するためのデータフォーマットについても検討を行った。特に計算を実施するモデルの詳細をメタデータとして記録するフォーマットについて検討を行った。
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