MCNP初學(xué)者入門指南

1、MCNP初學(xué)者入門指南二九年五月推薦精選目 錄一 MCNP概述1.1 MCNP計(jì)算過程1.2 MCNP 文件結(jié)構(gòu)1.3 MCNP使用方法二 MCNP輸入文件書寫方法2.1 輸入文件規(guī)范2.2 7MeV軔致輻射X射線算例三 輸出文件解讀推薦精選第1章 MCNP概述1.1 MCNP計(jì)算過程MCNP（Monte Carlo N-Particle Transport code）是計(jì)算粒子輸運(yùn)過程的一套蒙特卡羅模擬計(jì)算程序。這個(gè)程序需要用戶通過輸入文件給出計(jì)算模型。計(jì)算模型中需要提供源的屬性、感興區(qū)內(nèi)各種物體的屬性、記錄粒子信息的方法等。例如，若想計(jì)算一個(gè)1MeV的X射線透過2cm鐵的概率是多少，我們可

2、以通過下面的模型進(jìn)行計(jì)算，如圖1所示。圖 1 計(jì)算模型在上面的計(jì)算模型中，感興區(qū)是一個(gè)球的內(nèi)部，其中包含X射線源、鐵塊和記錄面，而其他位置均為真空。由于當(dāng)粒子被輸運(yùn)到感興區(qū)外時(shí)，它將肯定不會(huì)再對(duì)記錄結(jié)果產(chǎn)生貢獻(xiàn)，所以程序會(huì)自動(dòng)停止這個(gè)粒子的輸運(yùn)過程，這也正是設(shè)定感興區(qū)的原因。源的屬性主要包括位置、能量、出射方向、粒子種類等。圖1的計(jì)算模型中，源的能量為單能1MeV，方向?yàn)閱蜗虼怪庇阼F塊的左表面，粒子種類為光子（Photon）。感興區(qū)內(nèi)物體的屬性包括幾何尺寸、材料成分、密度等。圖1中使用了一塊鐵塊，它的厚度為2cm，其他方向的尺寸對(duì)我們的計(jì)算結(jié)果沒有影響，但要保證鐵塊完整地包含于感興區(qū)內(nèi)。記錄方

3、法有多種，其中包括通過某個(gè)面的特定種類粒子的個(gè)數(shù)。在圖1中，我們可以利用MCNP記錄通過推薦精選“記錄面”的能量為1MeV的光子個(gè)數(shù)。計(jì)算圖1的模型時(shí)，MCNP會(huì)首先根據(jù)源的屬性描述，抽樣出一個(gè)起始粒子。圖1中的源為單能且單向的點(diǎn)源，所以每次抽樣出的粒子都是能量、方向、種類相同的粒子。這個(gè)粒子會(huì)沿著它的出射方向（垂直于鐵塊左表面）飛行，當(dāng)它入射到鐵塊里時(shí)，會(huì)有一定的概率發(fā)生康普頓散射、電子對(duì)效應(yīng)和光電效應(yīng)。發(fā)生三種反應(yīng)的概率由MCNP的截面庫中的微觀截面數(shù)據(jù)、輸入文件中鐵的密度以及抽樣得到的隨機(jī)數(shù)共同決定。若X射線發(fā)生了康普頓散射，原來的X射線將被具有新屬性的X射線取代，它將有不同的出射方向、

4、能量。MCNP會(huì)繼續(xù)輸運(yùn)這個(gè)新產(chǎn)生的X射線直到它發(fā)生下一次反應(yīng)或者飛出感興區(qū)；X射線還會(huì)有一定的概率不發(fā)生任何反應(yīng)，直接透過鐵塊。當(dāng)基于一個(gè)起始粒子的輸運(yùn)過程結(jié)束后，MCNP會(huì)重復(fù)上述的過程。由于每次抽樣的得到的隨機(jī)數(shù)會(huì)不同，所以每個(gè)起始粒子的輸運(yùn)過程都是獨(dú)立而且不同的。多次的輸運(yùn)過程會(huì)使得MCNP的記錄結(jié)果越來越接近它的期望值，重復(fù)的次數(shù)越多，統(tǒng)計(jì)漲落就會(huì)越小。盡管MCNP會(huì)記錄所有通過記錄面的光子。但由于光子一旦發(fā)生反應(yīng)，它的能量就會(huì)變化，所以若只觀察能量為1MeV的光子，我們就可以排除那些經(jīng)過多次散射而打到記錄面的光子了。由于每次輸運(yùn)均是基于一個(gè)起始源粒子，所以最后記錄得到的結(jié)果也都是相

5、對(duì)于一個(gè)起始粒子的概率。對(duì)于圖1來說，記錄結(jié)果就是1個(gè)X射線透過2cm的鐵后打到記錄面的概率。1.2 MCNP文件結(jié)構(gòu)MCNP的輸入文件名不可以多于七個(gè)字符，所以不建議對(duì)輸入文件增加擴(kuò)展名；MCNP的輸出文件的擴(kuò)展名為.o；MCNP內(nèi)部計(jì)算過程的記錄文件的擴(kuò)展名為.r。若一次計(jì)算結(jié)果就已經(jīng)達(dá)到滿意的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，那么.r文件就沒有什么價(jià)值保存下來；但是若一次計(jì)算結(jié)果達(dá)不到滿意的統(tǒng)計(jì)可信度，那么我們可以在已得到的計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上繼續(xù)模擬輸運(yùn)過程，來減小統(tǒng)計(jì)漲落。而為了這么做，MCNP需要上一次計(jì)算結(jié)果中使用的.r文件。為了這個(gè)目的，有時(shí)候.r文件還是值得保留的。在基于上一次的計(jì)算結(jié)果繼續(xù)模擬計(jì)算時(shí)，

6、MCNP將不再讀入輸入文件，而單單讀入.r文件的信息。所以我們想繼續(xù)計(jì)算時(shí)，需要保證.r文件就是我們所設(shè)想的模型的前一次模擬計(jì)算中得到的.r文件。除了上面三種常用的文件類型，MCNP還有兩種不長用的輸出文件。這兩種文件只有用戶通過輸入文件要求MCNP輸出這些文件時(shí)才會(huì)得到。其中一個(gè)為.w文件，這個(gè)文件是我們想通過MCNP輸出surface source 的時(shí)候才會(huì)產(chǎn)生；另外一個(gè)為.p文件，這個(gè)文件時(shí)我們想通過MCNP追蹤粒子的輸運(yùn)過程的時(shí)候才會(huì)得到。上面的幾種文件是用戶常用到的文件類型，下面將介紹MCNP程序內(nèi)部使用的若干的文件。1. MCNP5.exe：MCNP的應(yīng)用程序，這個(gè)程序是在dos

7、下運(yùn)行的程序。所以用戶不要試圖雙擊這個(gè)程序來運(yùn)行它。推薦精選vised.exe:這個(gè)程序可以讓用戶觀察MCNP讀入的輸入文件中的計(jì)算模型。我們可以利用這個(gè)程序觀察我們所設(shè)想的計(jì)算模型與實(shí)際書寫出來的計(jì)算模型是否有偏差。此外，這個(gè)程序還可以方便我們找出MCNP輸入文件中潛在的一些錯(cuò)誤，例如：兩個(gè)物體有相交的部分等。2. 目錄Documents: 這個(gè)文件夾內(nèi)包含LANL(Los Alamos National Laboratory)提供的MCNP的官方使用說明、林謙老師的蒙卡課程講義和西安交通大學(xué)翻譯的中文MCNP的使用手冊(cè)等3. 目錄MCNPData: 這個(gè)目錄里存放的是MCNP的截面庫。4.

8、 xs52: 這個(gè)文件內(nèi)說明了各個(gè)核素的屬性，包括質(zhì)量，截面庫內(nèi)各種反應(yīng)類型對(duì)應(yīng)的截面的存放位置等。在初始使用MCNP時(shí)，我們有可能要修改這個(gè)文件中的一部分內(nèi)容，具體的修改方法將在下面介紹。5. X11.dll：MCNP程序的動(dòng)態(tài)鏈接庫，沒有這個(gè)文件MCNP將無法計(jì)算，所以不要把這個(gè)文件弄丟了。除了上面的文件外，為了在dos下使用MCNP程序我們編寫了幾個(gè)批處理文件。1) ccmd.bat: 只要雙擊這個(gè)程序就可以彈出一個(gè)dos界面。2) g5.bat: 這個(gè)批處理將是用戶用到最多的批處理程序。我們可以利用這個(gè)批處理直接調(diào)用MCNP的主程序。3) gogo.bat：這個(gè)批出文件可以使MCNP連

9、續(xù)的計(jì)算若干個(gè)輸入文件，具體的使用方法將在后面介紹。4) resume.bat:這個(gè)批處理文件可以使得MCNP在上一次計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算，具體使用方法將在下面介紹。上面所提到的文件就是用戶在使用MCNP時(shí)最頻繁接觸到的文件。1.3 MCNP使用方法在使用MCNP時(shí)，我建議用戶安裝一個(gè)比較方便的文本編輯器，如：Ultraedit。為了使用MCNP，用戶需要首先進(jìn)行一些文件路徑的指明等工作，具體如下：1) 建議用戶把MCNP的整個(gè)目錄(名為LANL)放在一個(gè)硬盤分區(qū)的根目錄下。del %1.odel %1.rdel %1.pdel %1.sdel %1.wmcnp5 n=%1. xsdi

10、r=xs522) 修改g5.bat 中 文件路徑：我們用Ultraedit打開g5.bat可以發(fā)現(xiàn)，這個(gè)批處理的內(nèi)容為 前5句的作用是刪除與輸入文件相關(guān)的已經(jīng)存在的輸出文件，這樣做的目的是，如果MCNP程序發(fā)現(xiàn)已有輸入文件對(duì)應(yīng)的輸出文件存在，那么程序就認(rèn)為這個(gè)輸入文件已經(jīng)得到了模擬計(jì)算并且沒有必要進(jìn)行重復(fù)的計(jì)算。批處理中的最后一句就是調(diào)用MCNP的主程序MCNP5.exe，并指明管理截面庫的文件(xs52)的路徑。由于我已經(jīng)把這個(gè)文件放在了LANL的目錄內(nèi)，所以用戶不用修改這個(gè)文件的路徑了。3) 修改xs52文件：利用Ultraedit打開xs52文件，可以發(fā)現(xiàn)文件的第一行為datapath=

11、e:LANLMCNPDATA推薦精選。為了讓MCNP找到截面庫，用戶需要正確地修改它的路徑。因?yàn)槲野袻ANL放在了E盤的根目錄下，所以這里的datapath就是e:LANLMCNPDATA。之前，我已經(jīng)建議用戶把LANL目錄放在某個(gè)硬盤分區(qū)的根目錄下，所以在這里修改時(shí)，用戶只需把e更換為實(shí)際存放的硬盤分區(qū)的盤符就可以了。經(jīng)過上面的修改后，用戶就可以使用MCNP程序了。例如我們已經(jīng)書寫好了一個(gè)文件名為Xray7的輸入文件，A，那么我們可以通過下面的步驟進(jìn)行計(jì)算。1) 雙擊ccmd.bat，系統(tǒng)會(huì)彈出下面的窗口。2) 在窗口內(nèi)輸入g5VXray7并按回車，MCNP就開始進(jìn)行計(jì)算了。界面如下圖所示。

12、 推薦精選計(jì)算時(shí)MCNP會(huì)占據(jù)單個(gè)CPU的所有資源。若用戶的計(jì)算機(jī)是單核的，那么CPU使用量是100%；若用戶的計(jì)算機(jī)是雙核的，那么CPU的使用量是50%。B, 關(guān)于停止一次計(jì)算，可以通過在輸入文件內(nèi)限定計(jì)算時(shí)間或輸運(yùn)的起始粒子個(gè)數(shù)。此外，還可以通過dos下強(qiáng)制停止計(jì)算過程的方法。若想強(qiáng)制停止計(jì)算過程，可以使用Ctrl+C鍵停止計(jì)算。同時(shí)按下這兩鍵時(shí)，屏幕會(huì)出現(xiàn)下面的界面。推薦精選在這個(gè)界面下，輸入s并按回車，程序會(huì)輸出已經(jīng)消耗的計(jì)算時(shí)間；按下m是調(diào)用MCNP的畫圖軟件，因?yàn)橛辛藇ised.exe程序，所以不建議使用這里的畫圖程序；按下q是停止計(jì)算程序，并輸出結(jié)算結(jié)果。有時(shí)候，MCNP會(huì)等待正

13、在模擬的一個(gè)粒子的輸運(yùn)過程結(jié)束后在結(jié)束程序，但并不會(huì)拖延太長時(shí)間；按下k是直接停止計(jì)算程序，而并不會(huì)輸出計(jì)算結(jié)果。C, 繼續(xù)計(jì)算一個(gè)已計(jì)算完的模型。用戶需要保留初始計(jì)算過程中產(chǎn)生的.r文件。還以上面的計(jì)算情況為例，在上一次計(jì)算中我們得到了Xray7.o（輸出文件）和Xray7.r（計(jì)算過程的記錄文件）。在dos命令行下輸入resumeVXray7并按下回車，可以得到下面的界面。推薦精選在繼續(xù)運(yùn)算的情況，由于MCNP不會(huì)再次讀入輸入文件，而僅僅讀入.r文件，所以這次計(jì)算的終止需要我們通過強(qiáng)制停止的方法。D, 連續(xù)計(jì)算多個(gè)軟件利用Ultraedit打開gogo.bat可以發(fā)現(xiàn)call g5 Xra

14、y7這里只給出了計(jì)算一個(gè)文件的命令，若我們想連續(xù)地計(jì)算多個(gè)文件（如D1，D2，D3等）可以模仿上面的規(guī)范書寫，如下。call g5 D1call g5 D2call g5 D3然后在dos命令行下，鍵入gogo并按下回車，MCNP就可以依次計(jì)算D1,D2和D3了。推薦精選第2章 MCNP輸入文件書寫方法2.1 MCNP輸入文件規(guī)范MCNP的輸入文件在結(jié)構(gòu)上基本上可以分為三塊，分別為cell塊、surface塊和其他內(nèi)容。塊內(nèi)除了注釋外，不得有空行，而兩個(gè)塊之間只能有一個(gè)空行。通常情況下，每一行中只能有一個(gè)主導(dǎo)性的助記符，這個(gè)助記符可以有很多參數(shù)和附屬的次要助記符。MCNP官方手冊(cè)中稱這樣的助記

15、符為卡(card)。每一列不得超過80個(gè)字符，若書寫不下時(shí)，可以在行尾寫入 &符號(hào)，并從下行繼續(xù)書寫。輸入文件的第一行不論寫了什么都會(huì)被MCNP忽略掉，這一行的作用是方便用戶給這個(gè)輸入文件做一些備注。第二行后寫計(jì)算模型，我的習(xí)慣是先寫cell塊，然后是surface塊，最后是其他。輸入文件中有兩種注釋方法，助記符分別為c和$符號(hào)。在第一行寫c就是把這一行都注釋掉；在某一行的某列上寫$就是注釋該行該列后的內(nèi)容。但是即使是注釋，請(qǐng)用戶也不要超過每一列80個(gè)字符（包括空格）的要求。還有三個(gè)常用的助記符在這里介紹個(gè)用戶，分別為r，i和j。r代表的是repeat，例如1 3r 就等于寫了 1 1

16、 1 1；i代表線性插入點(diǎn)，例如 1 2i 4 就等于寫了 1 2 3 4；j代表的是jump，表示該位置使用默認(rèn)值，例如1 j 2就等于寫了 1 默認(rèn)值 2。由于MCNP對(duì)輸入文件的規(guī)范要求苛刻，所以請(qǐng)用戶謹(jǐn)記這樣的規(guī)范。2.1 7MeV軔致輻射X射線算例下面將通過書寫計(jì)算7MeV的軔致輻射X射線的角分布、能譜的方法介紹MCNP輸入文件的書寫方法。在書寫MCNP輸入文件前，請(qǐng)用戶首先想好要計(jì)算的模型，包括坐標(biāo)系以及各個(gè)物體在這個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)的相對(duì)位置。我的計(jì)算模型如下圖所示。推薦精選圖 2 計(jì)算模型在圖2的計(jì)算模型中感興區(qū)是半徑為100cm的球內(nèi)，源是能量為7MeV，位置在(-2,0,0)的單向

17、電子束；X射線靶是半徑（Y或者Z方向）1cm，高度(X方向)1cm的金；其他位置均為真空。我將記錄面設(shè)置在圈定感興區(qū)的球面上。為了書寫上面的計(jì)算模型，我們首先寫surface模塊。這里需要定義的surface有源所在面；Au的三個(gè)表面(兩個(gè)底面和一個(gè)側(cè)面)，圈定感興區(qū)的球面；劃分感興區(qū)表面的記錄用面。1， 源所在面的書寫方法：1 PX -2。 這里的第一個(gè)1代表這個(gè)面的序號(hào)，這個(gè)序號(hào)將在書寫cell塊時(shí)用到；px為助記符表示該面是垂直于X軸的面；-2代表的是該面在X軸上的軸距。2， 同理Au的左底面的書寫方法：2 PX 0。3， 同理Au的右底面的書寫方法：3 PX 1。（可以猜到類似地，還會(huì)

18、有PY和PZ的助記符）。4， Au的側(cè)面的書寫方法：4 CX 1。這里的4代表面的序號(hào)，cx代表這個(gè)面是軸心是X軸的圓柱面，后面的1代表圓柱面的半徑。（可以猜到類似地，還會(huì)有CY和CZ的助記符）。推薦精選5， 圈定的感興區(qū)的面的書寫方法：100 SO 100。第一個(gè)100仍然代表面的序號(hào)。定義面的需要時(shí)，并不需要連續(xù)地定義，但要保證定義的順序是單調(diào)遞增的。第二個(gè)so代表的是圓心在原點(diǎn)的球面，之后的100就是圓的半徑。6， 除了這些面，為了記錄時(shí)把記錄面分割為若干個(gè)小面，我們需要額外定義一些分割用面。為了把記錄面(球面)分割為若干個(gè)球帶，我們可以定義若干個(gè)圓錐體，如 30 kx 0 0.2345

19、67901 1，其中30代表這個(gè)面的序號(hào)；kx代表這個(gè)面是軸心是X軸的圓錐面；0代表圓錐的頂點(diǎn)在原點(diǎn)；0.234567901代表圓錐體頂角的tan值的平方值；我們可以想象，這樣定義的圓錐體應(yīng)有兩葉，在Z<0的一葉和Z>0的一葉。所以最后的1代表的是，我們想要的圓錐面是Z>0的一葉。我們可以類似地定義很多這樣的分割面。有了這些surface的定義后，我們就可以開始書寫cell塊了。1) 首先定義Au塊(cell)，它由三個(gè)面圍成，它們是序號(hào)分別為2，3，4。Au塊由2號(hào)面的向右方向(或X軸的正方向)，3號(hào)面的向左方向（或X軸的負(fù)方向）以及4號(hào)面的內(nèi)部圍成。所以這個(gè)Au塊（cel

20、l）的書寫方法是：1 1 -19.3 2 -3 -4。第一個(gè)1代表的是這個(gè)cell的序號(hào)；第二個(gè)1代表的是這個(gè)cell所對(duì)應(yīng)的材料種類為1，關(guān)于1號(hào)材料的定義將在后面介紹；第三個(gè)-19.3中，負(fù)號(hào)代表的是實(shí)際密度，若沒有負(fù)號(hào)則代表的是原子密度。所以-19.3代表的是Au塊（cell）的密度是19.3g/cm3；之后的2 -3 -4 描述的是Au塊是由2號(hào)面的正方向，3號(hào)面的負(fù)方向，4號(hào)面的內(nèi)部圍成的。2) 源不是一個(gè)物體，所以不需要在cell塊中定義。而在感興趣內(nèi)，除了Au塊（cell），其他位置均為真空。盡管是真空，我們?nèi)孕枰谳斎胛募?nèi)把真空定義為一個(gè)物體。定義的方法如下：2 0 -100

21、 #1。其中第一個(gè)2代表cell的序號(hào)；第二個(gè)0代表定義的塊內(nèi)什么東西都沒有；后面的-100 #1限定了這個(gè)cell的幾何空間，它表示這個(gè)塊是在100號(hào)面的內(nèi)部，（#助記符代表扣除的意思）除了1號(hào)cell的所有空間。3) 我們同樣需要定義感興區(qū)外的空間，定義的方法如下：100 0 100。第一個(gè)100是這個(gè)cell的序號(hào)；第二個(gè)0代表真空；第三個(gè)100代表第100號(hào)面的外部。2號(hào)cell和100號(hào)cell均為真空，區(qū)分哪一個(gè)是感興區(qū)的方法是利用另外一個(gè)助記符imp，它代表的是importance，也就是粒子在該cell內(nèi)的重要性。這個(gè)助記符可以在每個(gè)cell的定義的末端寫上，也可以在第三塊中寫

22、入。在cell末端寫入的方法如： 2 0 -100 #1 imp:e,p=1，它代表了2號(hào)cell中電子(e)及光子(p)的重要性為1，即它是感興區(qū)內(nèi)的物體；100 0 100 imp:e,p=0，它代表了100號(hào)cell的電子及光子的重要性為0，即它在感興區(qū)外。注：感興區(qū)與非感興區(qū)并不需要一定是位置劃分分明的兩塊區(qū)域，我們可以在感興區(qū)內(nèi)設(shè)定一個(gè)非感興區(qū)，只要粒子被輸運(yùn)到該區(qū)域就會(huì)被殺死（類似于黑洞）。最后我們需要書寫第三個(gè)模塊，在這個(gè)模塊內(nèi)將指明模擬計(jì)算中所涉及的反應(yīng)類型，記錄方法，運(yùn)算時(shí)間限定等。1. 模式卡：mode e p。這個(gè)卡說明了計(jì)算中將涉及兩種粒子，分別為電子及光子。（源粒子是

23、電子，它轟擊Au塊會(huì)產(chǎn)生軔致輻射X射線）。推薦精選2. 材料卡：m1 79197 -1.0。其中m1代表第一號(hào)材料，同理會(huì)有m2、m3等材料；79197的格式是ZZAAA，即79是原子序數(shù)(Au)，197是質(zhì)量數(shù)；-1.0中負(fù)號(hào)代表的是原子個(gè)數(shù)的比重，若正好則代表的是質(zhì)量比重。材料卡的各種核素的比重的標(biāo)識(shí)中并不要求歸一化，MCNP會(huì)自動(dòng)給用戶歸一化。也就是說m1 79197 -2.0 79198 -2.0與m1 79197 -0.5 79198 -0.5的寫法對(duì)于MCNP而言是等效的，都說明1號(hào)材料中197Au與198Au各占一半。 3. 源定義：sdef par=3 sur=1 pos=-2

24、 0 0 vec=1 0 0 dir=1 erg=7。其中sdef是源定義的助記符代表source definition；par代表源粒子的種類，1代表中子，2代表光子，3代表電子；sur代表源所在的面，上面定義中sur=1說明源在序號(hào)為1的面上；pos代表源所在的位置，按照上面的定義，源的位置為（-2,0,0）。請(qǐng)謹(jǐn)記若sur 和pos同時(shí)被用上，請(qǐng)保證pos的點(diǎn)是在sur的面上，不然可能導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果有誤；vec代表參考向量，向量的起始點(diǎn)是原點(diǎn)，而終止點(diǎn)是(1,0,0)。這說明了我們?cè)O(shè)定的參考向量就是X軸的正方向；dir代表粒子出射方向與參考向量的夾角的余弦，上面定義中為1，說明了源粒子沿著

25、X軸正方向出射；erg代表源粒子的能量，按照上面的定義，源粒子的能量為7MeV。關(guān)于源的定義還有許多其他的助記符以及各種分布情況，請(qǐng)參考MCNP的官方使用手冊(cè)。1 1 -19.3 2 -3 -4 imp:e,p=1 $ Au 2 0 -100 #1 imp:e,p=1100 0 100 imp:e,p=04. 粒子重要性表示：imp:e 1 1 0。其中imp:e代表了這張卡描述的是各個(gè)cell中電子的重要性，1 1 0代表了在cell塊中寫的各個(gè)cell（以書寫順序）的重要性分別為1、1、0。這說明了cell塊中第三個(gè)描述的cell（cell的序號(hào)可能不是三，只是代表它是第三個(gè)被定義的cel

26、l。）是電子的黑洞，只要電子被輸運(yùn)到這個(gè)cell就會(huì)被殺死，停止輸運(yùn)。同理我們還可以定義imp:p 1 1 0。在前面已經(jīng)描述過，這里的imp卡可以在cell塊中寫入如：5. 能量截?cái)嗫ǎ篶ut:e j 1。其中cut代表能量截?cái)嗫ǖ闹浄籩代表電子；j代表第一個(gè)參數(shù)選用默認(rèn)值；1代表截?cái)嗄芰繛?MeV。這個(gè)卡的作用是當(dāng)輸運(yùn)過程中，電子的能量小于1MeV，就殺死這個(gè)電子。這樣做的目的是，若我們只關(guān)心高能（>1MeV）的X射線，而能量小于1MeV的電子已經(jīng)不會(huì)再產(chǎn)生能量大于1MeV的X射線了，所以我們可以停止這些低能電子輸運(yùn)來節(jié)省計(jì)算機(jī)機(jī)時(shí)而且不會(huì)影響計(jì)算結(jié)果。同理我們還可以寫cut:p

27、 j 1。6. 記錄方法描述卡1：F1:p 100。其中F1代表的是第一種記錄模式，也就是通過某個(gè)面的粒子的個(gè)數(shù)（相對(duì)于一個(gè)源粒子）；p代表記錄的是光子；100代表記錄面是序號(hào)為100的面。故這個(gè)記錄卡的作用是記錄所有通過100號(hào)面的光子。7. 記錄方法描述2：F2:p 100。其中F2代表的是第二種記錄模式，也就是通過某個(gè)面的粒子的注量，它等于通過面的粒子個(gè)數(shù)（相對(duì)于一個(gè)源粒子）除以該面的面積。推薦精選8. 記錄面分割：Fs2 -30 -31 -32 -33 -34 -35 -36 -37 -38 -39 40 41 42 43 44。其中Fs2代表的是分割第二號(hào)記錄卡的記錄面（也就是分割記

28、錄第100號(hào)面）；后面的-30 等代表分割方法，輸出時(shí)MCNP會(huì)給出1) 100號(hào)面上，從30號(hào)面的內(nèi)部（圓錐體右葉的內(nèi)部）出射的粒子2) 100號(hào)面上，從30號(hào)面的外部且40號(hào)面的內(nèi)部出射的粒子3) 100號(hào)面上，從30號(hào)面的外部且31號(hào)面的外部且32號(hào)面的內(nèi)部出射的粒子4) 100號(hào)面上，從30號(hào)面的外部且31號(hào)面的外部且32號(hào)面的外部且33號(hào)面的內(nèi)部出射的粒子。5) 以此類推9. 能量分割：我們可以對(duì)任意一個(gè)記錄卡分別設(shè)置能量分割卡或所有記錄卡同意設(shè)置相同的能量分割卡。這里我們將對(duì)2號(hào)記錄卡設(shè)置一個(gè)能量分割卡：E2 1 19i 7。其中E2代表這是對(duì)2號(hào)記錄卡的能量分割卡，后面的1 19

29、i 7代表的是分割方法，也就是在1MeV至7MeV之間插入19個(gè)點(diǎn)。（若把E2寫成E0則代表對(duì)所有記錄卡使用相同的能量分割方法。）10. 計(jì)算時(shí)間設(shè)定卡：ctme 10。這個(gè)卡說明了要求MCNP計(jì)算10分鐘?？梢韵胂?，計(jì)算的時(shí)間越長，模擬的源粒子的個(gè)數(shù)就會(huì)越多，模擬結(jié)果就會(huì)越接近它的期望值，統(tǒng)計(jì)漲落就會(huì)越小。所以計(jì)算時(shí)間需要用戶根據(jù)自己希望得到的統(tǒng)計(jì)可信度，設(shè)定計(jì)算時(shí)間。除了ctme還有利用模擬源粒子的個(gè)數(shù)進(jìn)行時(shí)間限制的方法，如NPS 10000，它說明了需要MCNP模擬10000個(gè)源粒子的輸運(yùn)過程。在這個(gè)文件中只使用了兩個(gè)記錄方法，分別為F1和F2。MCNP中一共有8中記錄方法，用戶請(qǐng)參考使

30、用手冊(cè)，選用適合計(jì)算模型的記錄卡。此外一種記錄卡可以有多個(gè)記錄面，只要保證記錄卡的個(gè)位數(shù)是8種記錄卡的一種，例如F11和F21都是第一種記錄類型，即通過某個(gè)記錄面的粒子個(gè)數(shù)。另外請(qǐng)謹(jǐn)記，在使用F1和F2的記錄卡時(shí)，記錄面一定要是構(gòu)成某個(gè)cell的一個(gè)面，不然MCNP不會(huì)給出記錄結(jié)果，也就是說如果用戶隨意定義了一個(gè)面(如上面定義的某個(gè)分割面)，而且這個(gè)面沒有被使用在定義某個(gè)cell上，那么我們不能期望MCNP可以記錄通過這個(gè)面的粒子信息。使用分割面時(shí)，其實(shí)還是記錄通過那個(gè)記錄面的粒子個(gè)數(shù)，分割面只是把那個(gè)記錄面分割為若個(gè)塊而已。 總結(jié)上面的書寫過程，我們最后的輸入文件如下。文件名為Xray7。推

31、薦精選Bremmstrlung X-ray Ener=7MeVc cell card1 1 -19.3 2 -3 -4 $ Au 2 0 -100 #1 100 0 100c surface cardc radiation source1 px -2 $surface of the electron source2 px 0 $left surface of Au 3 px 1 $right surface of Au and back surface of W4 cx 1 $radius of x-ray targetc surface dividing 30 kx 0 0.23456790

32、1 131 kx 0 0.5625 132 kx 0 1.040816327 133 kx 0 1.777777778 134 kx 0 3 135 kx 0 5.25 136 kx 0 10.11111111 137 kx 0 24 138 kx 0 99 139 kx 0 1e33 140 kx 0 99 -141 kx 0 24 -142 kx 0 10.11111111 -143 kx 0 5.25 -144 kx 0 3 -145 kx 0 1.777777778 -146 kx 0 1.040816327 -147 kx 0 0.5625 -148 kx 0 0.234567901

33、 -149 kx 0 0 -1c the cover for whole geometry100 so 100mode e pm1 79197 -1.0 $ Au sdef par=3 sur=1 pos=-2 0 0 vec=1 0 0 dir=1 erg=7 imp:e 1 1 0imp:p 1 1 0cut:e j 1cut:p j 1F1:p 100F2:p 100Fs2 -30 -31 -32 -33 -34 -35 -36 -37 -38 -39 40 41 42 43 44 & 45 46 47 48 E2 1 19i 7ctme 10推薦精選我們可以利用vised.ex

34、e觀察這個(gè)已經(jīng)寫好的輸入文件的模型，如果書寫有誤，我們需要修改輸入文件。有錯(cuò)誤時(shí)會(huì)導(dǎo)致vised.exe無法打開文件并被強(qiáng)制關(guān)閉。出現(xiàn)這種情況時(shí)，請(qǐng)看輸入文件的書寫規(guī)范，如空行是否多了或少了等。若打開后，觀察到明確的紅線，代表兩個(gè)物體分享了一部分空間，這在MCNP中是不允許的。在書寫復(fù)雜的模型時(shí)，vised.exe可以幫助我們確定寫出來的模型與我們想像的模型是一致的。建議用戶反復(fù)地觀察各個(gè)方向的視圖，從而確保輸入文件的正確性，不然計(jì)算出來的結(jié)果就很有可能是錯(cuò)誤。Vised.exe是windows下的應(yīng)用程序，我們雙擊它并用它選中我們已經(jīng)書寫好的輸入文件，就可以觀察寫好的模型了，如下圖所示。圖

35、3 宏觀形狀推薦精選圖 4 Au塊的形狀利用前面介紹的調(diào)用MCNP的方法就可以計(jì)算這個(gè)模型了。下一章幫助各位解讀輸出文件的內(nèi)容。推薦精選第3章 MCNP輸出文件解讀利用MCNP計(jì)算上面的輸入文件可以得到輸出文件為Xray7.o。利用Ultraedit可以看到計(jì)算結(jié)果，其中關(guān)于記錄信息的結(jié)果對(duì)我們最有用，如下。1tally 1 nps = 2958959 tally type 1 number of particles crossing a surface. tally for photons surface 100 2.90042E-01 0.0010其中nps代表一共運(yùn)行了2958959個(gè)源

36、粒子的輸運(yùn)過程。Tally type 1 代表記錄類型為1，也就是number of particles crossing a surface。Tally for photons代表的是記錄的是光子。Surface 100 代表記錄面是第100號(hào)面。記錄結(jié)果是 2.90042E-01 0.0010。這個(gè)結(jié)果表示當(dāng)有1個(gè)7MeV的電子轟擊1cm的Au時(shí)，會(huì)有0.29個(gè)能量大于1MeV（我們?cè)赾ut中限定了能量）光子透過第100號(hào)記錄面，而這個(gè)數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差為0.001。第二號(hào)記錄結(jié)果如下。1tally 2 nps = 2958959 tally type 2 particle flux aver

37、aged over a surface. units 1/cm*2 tally for photons areas surface: 100 segment 1 6.28319E+03 2 6.28319E+03 3 6.28319E+03 4 6.28319E+03 5 6.28319E+03 6 6.28319E+03 7 6.28319E+03 8 6.28319E+03 9 6.28319E+03 10 6.28319E+03 11 6.28319E+03 12 6.28319E+03 13 6.28319E+03 14 6.28319E+03 15 6.28319E+03 16 6.

38、28319E+03 17 6.28319E+03 18 6.28319E+03 19 6.28319E+03 20 6.28319E+03推薦精選其中nps代表一共運(yùn)行了2958959個(gè)源粒子的輸運(yùn)過程。Tally type 1 代表記錄類型為2，也就是particle flux averaged over a surface，請(qǐng)注意它的單位是1/cm2。Tally for photons代表的是記錄的是光子。Surface 100 代表記錄面是第100號(hào)面。Segment 代表的是利用分割面分割后，100號(hào)面的各個(gè)子面的面積。由于我們使用的等立體角分割，所以各個(gè)子面的面積均相同。surfac

39、e 100 segment: -30 energy 1.0000E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3000E+00 1.58985E-06 0.0058 1.6000E+00 1.25669E-06 0.0065 1.9000E+00 1.01556E-06 0.0073 2.2000E+00 8.05683E-07 0.0082 2.5000E+00 6.50129E-07 0.0091 2.8000E+00 5.29430E-07 0.0101 3.1000E+00 4.41488E-07 0.0110 3.4000E+00 3.71080E-07 0.0120 3.70

40、00E+00 3.09977E-07 0.0132 4.0000E+00 2.59094E-07 0.0144 4.3000E+00 2.11708E-07 0.0159 4.6000E+00 1.80941E-07 0.0172 4.9000E+00 1.59103E-07 0.0184 5.2000E+00 1.31403E-07 0.0202 5.5000E+00 1.04079E-07 0.0227 5.8000E+00 8.97713E-08 0.0245 6.1000E+00 6.86866E-08 0.0280 6.4000E+00 4.88390E-08 0.0332 6.7000E+00 2.82384E-08 0.0436 7.0000E+00 1.05423E-08 0.0714