【书  名】固体中能量电子的输运:计算机仿真及其在材料分析和表征中的应用  

  【作　者】（意）毛里奇奥·戴普瑞 著 张娜,崔万照,王芳  译     

【出版者】国防工业出版社

【索书号】TN101/4381

【阅览室】自然阅览室

内容简介

    《固体中能量电子的输运:计算机仿真及其在材料分析和表征中的应用》内容既适合于具有一定物理电子学基础，并希望了解电子与材料相互作用模拟过程的初级入门者，又适合于研究电子与材料相互作用的相关研究者参考使用。

    《固体中能量电子的输运:计算机仿真及其在材料分析和表征中的应用》是一本针对蒙特卡罗模拟电子与材料相互作用过程的专著，主要内容包括描述电子在固体中输运过程的散射截面和散射机制，蒙特卡罗策略—以及背散射系数、二次电子发射系数和二次电子能量分布的模拟及与实验结果的比较，最后给出了模拟的相关应用。

    译者序

    电子束与材料的相互作用是物理电子学科中非常重要的研究内容，其所产生的信息是表征材料化学和成分特性的有效手段，同时所涵盖的二次电子发射现象在加速器、高功率微波源、空间大功率微波器件、卫星表面充放电等领域得到了广泛关注。

    蒙特卡罗方法是研究电子与固体相互作用的有效方法，本书介绍了电子与材料相互作用的物理现象，清晰地阐述了相互作用过程的各种散射机制及散射截面，给出了背散射电子和二次电子的发射系数、二次电子能谱等关键参数的具体的模拟仿真，是适合物理电子学领域相关研究人员使用的理想著作。

    全书共分为13章，其中第1章、第6章、第8～12章由张娜翻译，第2—5章和第7章由王芳翻译，第13章由崔万照翻译，张娜、王芳对全书进行了审校，张娜对全书进行了统稿。

    本书能够出版，感谢中国空间技术研究院西安分院的大力支持。译者在繁忙的工作、学业之余，能够译成本书，特别感谢空间微波技术重点实验室营造的氛围和工作环境。感谢西安交通大学曹猛老师在翻译中给予的专业指导。同时也感谢空间微波技术重点实验室的同事们，尤其是白春江、封国宝、王瑞、胡天存、李韵、王新波、谢贵柏等人，感谢他们参与部分书稿的审校与讨论。本书还得到了国家自然科学基金项目(U1537211)和空间微波技术重点实验室基金(9140C530101130C53013、9140C530101 140C53231)的资助。

    由于译者水平有限，书中难免有疏漏与不妥之处，恳请广大读者批评指正。

    译者

    2016年8月

    前言

    在现代物理中，我们感兴趣的是多维自由度的系统。例如固体中原子的数目、原子中电子的数目或者与固体中许多原子和电子相互作用的束流中的电子的数目。

    在许多情况下，这些系统都可以通过计算高维的定积分来描述。例如，温度T下多原子气体的经典配分函数的计算。蒙特卡罗方法通过横坐标上的随机抽样来估算被积函数，为我们提供了一种计算高维定积分的精确方法。

    在研究粒子束与固体靶材相互作用时，蒙特卡罗方法还可以用来计算许多重要的物理量。基于随机采样方法对相关物理过程进行模拟，可以解决许多粒子输运问题。考虑单次碰撞效应的粒子以伪随机路径行进，则可精确地分析扩散过程。

    本书致力于研究电子束与固体靶材的相互作用。作为本领域的研究者，相信本书对于学习数千伏的电子在固体中的输运过程是非常有帮助的。对于初学者而言，从大量的文献中理出头绪并对其进行详尽研究是一件不容易的事情。

    蒙特卡罗模拟是研究电子与固体相互作用的相关物理量的最有力的理论方法。它是一种理想的实验。虽然模拟本身并不研究相互作用的基本原理，但是了解这些原理，对于实现好的模拟过程，尤其是能量损失和角度偏转现象，则很有必要。    

    相对于该领域的许多其它论著(包括2003年作者在Springer—Verlag出版的《Electron-Beam Interactions with Solids)一书)，本书在以下两方面进行了修正：

    (1)本书系统地缩减了较难理论部分的数学内容。这部分内容的核心概念是散射截面的计算，为简单起见，删除了许多数学上的细节。对能量损失和角度偏转的理论部分进行了简化：给出了计算阻止本领、微分非弹性平均自由程的倒数及微分弹性散射截面的简单方案。这同时避免了描述深奥的量子理论。相关的数学内容和细节可以查找附录、作者之前的专著及其他现代物理和量子力学的书籍。

    (2)为了让初学者在固体中电子的输运方面打下坚实的基础，本书在推导和使用简单的理论输运模型时增加了很多细节描述。这只有通过逐步的解析公式推导才能获得。 

    评估蒙特卡罗程序质量的基本方法是将模拟结果与现有的实验数据进行比较。本书后半部分给出了数千伏电子在固体中输运的蒙特卡罗方法的应用。本书对计算的模拟结果与实验数据进行了比较，以期为读者提供更全面的视角。

    Maurizio Dapor

    2013年10月干波沃