SRIM
实验五SRIM程序使用指南
实验五 SRIM计算重离子在材料中的剂量分布一、实习目的和要求（一）实习目的：1、熟悉SRIM程序的基本使用方法，以及在辐射剂量和防护计算中的应用。
2、通过此程序仿真模拟重带电粒子入核的过程，获得离子在材料中的剂量分布。
3、通过进一步自学，利用SRIM程序解决实际工作中的碰到的一些实际问题。
（二）实习要求：1、掌握SRIM软件的基本组成、操作方法；2、利用SRIM对离子在不同物质中的射程进行计算分析；3、对质子在不同固体靶中的径迹及剂量分布进行简单的计算，并对计算结果进行分析并绘图，得出结论。
二、SRIM程序简介1、SRIM软件介绍SRIM是模拟计算离子在靶材中能量损失和分布的程序组。
它采用Monte Carlo方法，利用计算机模拟跟踪一大批入射粒子的运动。
粒子的位置、能量损失以及次级粒子的各种参数都在整个跟踪过程中存储下来，最后得到各种所需物理量的期望值和相应的统计误差。
该软件可以选择特定的入射离子及靶材种类，并可设置合适的加速电压。
可以算不同粒子，以不同的能量，从不同的位置，以不同的角度入射到靶中的情况。
SRIM中包含一个TRIM运算软件。
TRIM（Transport of Ions in Matter）是一个非常复杂的程序。
它不仅可以描述离子在物质中的射程，还可以详细计算注入离子在慢化过程中对靶产生损伤等其他信息。
它可以使用动画让你看到离子注入到靶中的全过程，并给你展示级联反冲粒子和靶原子混合在一起的情形。
为了精确估计每个离子和靶原子间相遇时的物理情形，程序只能一次对一个粒子进行计算。
这样的话，计算可能消耗可观的时间——计算每个离子花费的时间从一秒到几分钟不等。
而精确度由模拟采用的离子数来决定。
典型的情况是，应用1000个离子进行计算将得到好于10%的精确度。
软件特点：一、灵活的几何处理能力蒙特卡罗方法较其它数值方法的最大优点之一，是处理复杂的几何问题方便、灵活，并且不因几何维数的增多而增加更多的计算时间，因此，在SRIM软件中尽可能提高和完善几何处理能力，以适应各种复杂几何条件下的计算。
聚合物加工简答题
一、多组分注塑成型：使用两个或两个以上注射系统的注射机，将不同品种或不同色泽的塑料同时或先后注射入模具内的成型方法优点：提高制品的外观美感；提高制品质量；提高生产率；降低劳动强度；降低中间管理费用；精简组装工序。
成型双色塑件两种方法：一：用两副模具在两台普通注射机上分别注射成型。
第一次注射成型嵌件，再注射另一种颜色的塑料将嵌件进行包封，完成双色注射。
这种方法劳动强度大，生产效率低。
二：用一付模具，在专用双色注射机上一次注射成型。
由于双色注射机有两个相互垂直或平行的独立注射装置。
因此生产效率高，劳动强度低。
在成型过程中，对相对独立的两个注塑循环而言，由于从合模注塑到开模的时间相同，要注意两个型腔注塑循环的注射时间、冷却时间及保压时间彼此协调，这是双色注塑工艺控制的重点双组分注塑：采用两种原料来生产一个产品，使产品表里或不同部位由不同塑料组成。
材质颜色主要特点：单一的原料在性能上往往有一些缺陷，利用双组分注塑可以达到两种原料之间的优点互补，得到性能更加优良的产品。
注塑工艺与普通的注塑基本相同，同样分为：注射-保压-冷却；不同之处在于在短时间内先后实现了两次注塑成型过程。
两种原料能有效黏合在一起。
二、GAIM气体控制方式，气体辅助注射成型的影响因素，气体吹穿，薄壁穿透○1方式：气体压力自动化优化控制：这是一个理想的压力变化，通过控制气体的注入使熔体充满型腔的前沿。
体积控制法：有高压气动活塞和汽缸产生预定压力和体积的气体，在气体推动熔体的过程中，始终保持气体体积恒定，随着气体冲模过程的进行，气体压力不断降低，该方法在熔体掏空体积较大时压力降较大，有很大的局限性。
压力控制法：是在气体推动聚合物熔体过程中始终保持压力恒定或分阶段保持气体压力恒定⑴熔体注射⑵填充阶段气体注射⑶保压阶段气体注射○2影响因素：材料的性质与材料选择1熔体黏度对所需要的气体压力和气体注射后的残余壁厚有着很大的影响。
熔体黏度越高，把树脂注进模具需要的气体压力越高，并使残余壁厚变厚。
复合材料成型加工技术---
真空袋
1. 过程
制品毛坯 真空袋密封 抽真空 固化 制品
2. 特征 1）工艺简单，不需要专用设备； 2）压力较小，最大为0.1MPa，只适
用厚度1.5mm以下复合材料制品
压力袋成型
压力为0.25~0.5MPa
真空袋-热压罐成型
预浸料成型
预浸料成型（prepreg lay-up）
基本步骤：
设备：要求比RTM高，投资大
模压成型（Compression Molding）
将复合材料片材或模塑料放入金属对模中， 在温度和压力作用下，材料充满模腔，固 化成型，脱模制得产品的方法。
模具预热 模压料称量
涂刷脱模剂 预热
装模
压制 脱模
制品 检验 后处理
BMC模压 SMC、TMC模压 预浸料模压（层压）
多孔膜 密实膜 多孔织物
多孔膜
真空封装系统：透气、隔离、吸胶、透胶系统
适合加工高纤维含量（>60%）复合材料 简单和复杂构型构件均可以加工 高强度和高刚度复合材料均可以加工 劳动强度大，不适于大量加工 构件成本高 在航空和军事用先进复合材料上用途广泛
喷射成型（spray-up process）
包括：
干法缠绕： 预浸纱 湿法缠绕： 纤维纱 半干法缠绕： 纤维纱
加热软化 缠绕 浸胶 缠绕 浸胶 烘干 缠绕
非常适合制作管 状制品，如压力 容器、管道、火 箭发动机壳体、 喷管、化学品储 存罐等
配合CAD系统， 可以制作外形更 为复杂的构件
基本步骤
① 粗纱线轴放置在粗纱架上； ② 几根粗纱从导纱沟中穿过； ③ 固化剂和树脂在容器中混合后倒入树脂浸渍槽中； ④ 在卷绕滚筒上涂覆脱模剂、凝胶涂层，并将卷绕滚筒放
SRIM中文教程3
教程#3——创建复合靶混合气体/固体靶——气体电离室前面的教程已经涵盖了如何设置TRIM 、如何确定一个n 型半导体井的注入离子种类和能量以及如何估算在半导体注入过程中的损伤。
这个教程将介绍如何创建一个复合靶：一个气体和固体复合结构的的载能离子气体电离探测器。
这个装置由一个长的圆柱体构成。
在它左边有一个非常狭窄的入射窗口，它由一种名为Paralene “C ”的聚合物制成。
这层薄膜只有1微米厚，它能够让束流进入探测器时损失最少的能量。
这个探测器内部充有一种名为P-10的特殊气体，其成分为10%甲烷（CH 4）和90%氩气（Ar ）。
氩气原子被粒子电离，然后放出的电子被电场（未画出）清除出去。
有一种可能是电离气体流会导致击穿，并且10%的甲烷气体会“猝息”过多的电荷堆积。
最后在末端有一个“束流截止”靶。
束流需要全部被截止在P-10气体中，但是通常会使用一个足够厚的尾部平板以确保安全。
我们希望在SRIM 中创建这个探测器，这样的话我们可以估计当一个束流进入探测器时会发生什么。
这是一个创建复合靶中的练习，我们只是使用探测器作为一个例子。
通过点击图标启动SRIM 程序●选择 ●在左上角点击 ● 在第二列底部选择靶TRIM Calculation TRIM Demo He （5MeV ）into Gas Ionization Detector● 点击你可能得到一个关于靶密度的提醒。
点击来保持建议值 ● TRIM 会启动这个模型的计算这样的设置可以提供给你气体电离探测器的靶细节信息。
以下几点需要注意：所有离子在到达底部的黄铜束流截止靶前停止下来。
这个图像只展示了靶的一部分。
注意到横坐标显示了从40mm 到50mm 处的深度。
也就是说你将靶在这个深度的部分进行了放大，这使得你可以更详细地看到离子最终的径迹。
狭窄的入射窗口没有画出。
它确实存在，但是当我们将所选择的区域放大时，它所在的第一层就不再显示在图像中了。
《SRIM程序介绍》课件
总结与提问互动
通过本次课程，我们可以更好的了解SRIM程序的应用，在材料学、核科学、 半导体物理等领域都有不可替代的作用。请大家按下面信息留下你们的问题 或想法，我们将会针对你们的回馈进行更深入的主题探讨。
SRIM程序介绍
欢迎来到SRIM程序介绍！SRIM是一个重要的模拟软件，能够帮助我们更好的 理解高能离子在物质中的相互作用，探究材料学中的许多神秘现象。
SRIM程序概述
SRIM程序是用于模拟高能离子与材料的相互作用的计算软件。它可以帮助学 者探究材料研究中的许多谜题，如辐照效应、辐照损伤、电子能损等。SRIM 程序可用于模拟各种不同类型的实际问题，包括材料科学、核工程、半导体 物理、医学卫生等领域。
分析离子在物质表面的反应。
SRIM实例分析
全息电子显微镜辐照效 应
通过SRIM可以模拟离子束照 射下，材料中缺陷的形成和 演化，进而预测全息电子显 微镜的物理效应。
半导体失效时间
通过探究辐照下半导体器件 的变化，可以提高设备的失 效时间，SRIM程序可以帮助 模拟这一过程。
核泄漏监测器
SRIM程序可以预测高能粒子 在物质中的相互作用，进而 帮助设计与制造核泄漏监测 器。
SRIM程序在材料学中的应用
材料研究
半导体工艺
通过SRIM可以模拟材料在复杂环 境下的物理和学变化，进而帮 助进一步研究材料的性质和特性。
SRIM程序也可用于半导体器件制 造中的物理模拟，以及新材料的 探索与设计。
新能源与环保
SRIM程序可以帮助设计新能源材 料和设备，以及评估环保措施。
SRIM中文教程4
教程#4——靶损伤的计算SRIM 的教程一已经说明了如何在硅片上建立一个掺杂剂量峰深度为250纳米分布约为每平方厘米5×1018个原子的互补金属氧化物(CMOS )n 型井。
现在的问题是选择正确的掺杂物，并确定合适的注入能量和剂量（离子每平方厘米）来获得这个n 型井。
这个教程得出的结论是选择能量为190keV 的磷离子，注入剂量约为每平方厘米1014个离子。
本教程将会详细阐述离子对靶的损伤这一复杂的课题，并会继续使用教程一中的靶来进行这一论述。
通常，在室温300K 下的注入产生的绝大部分损伤将由于“自退火”而复合。
在室温下,晶格原子具有足够的能量使得简单的靶损伤重新形成晶体而使靶损伤消失。
一般情况下,相比半导体硅的自退火，金属的要快，而绝缘体的要慢，因而一个硅靶是一个不错的例子。
然而SRIM 没有考虑热效应，因而我们计算的注入损伤发生在温度为0K 的情况下。
忽略热效应会改变最终损伤的大小，但我们要讨论的基本损伤种类仍会产生。
首先，按照在第一课中使用的方式在SRIM 中设置相同的计算： ● 点击桌面上的SRIM 图标。
● 在打开的窗口中点击 ● 选择ION DATA （离子数据）并点击 按键。
选择磷元素。
● 在相同的ION DATA （离子数据）线上，在选项框“Energy （keV ）”中输入190。
● 向下移到TARGET DATA （靶数据）。
找到靶的 按键。
选择硅元素（Silicon ）。
● 移到这条线的左边，并在“Width ”（深度）中键入3500Ang （埃）。
● 移到这条线的左边，并在“Layer name ”（层名）中键入“Silicon ” （硅）来代替“Layer 1”● 移到右上角的“DAMAGE ”（损伤）选项。
向下滚动后选择“Detailed Calculation with Full Damage Cascades ”（利用完整的级联损伤详细计算）选项卡。
真空导入工艺的介绍
真空导入工艺的介绍在目前的材料中，复合材料因其质轻高强而被广泛应用。
针对复合材料的制造工艺也在不断的提高和创新。
由起初的手糊，发展到机械化的喷射，拉挤，模压等工艺，都现在兴起的真空导入工艺，与真空导入相关的工艺还有树脂传递模塑（RTM)，真空辅助RTM (VARTM)，真空袋压，SCRIMP,SRIM(Structural Reaction Molding),RTI(resin film infusion).但都有一些差别，很多文章中都介绍过，这里就不赘述了。
1.真空导入工艺（Vacuum infusion process,VIP)真空导入工艺（Vacuum infusion process)，简称VIP，在模具上铺“干”增强材料（玻璃纤维，碳纤维，夹心材料等，有别于真空袋工艺），然后铺真空袋，并抽出体系中的真空，在模具型腔中形成一个负压，利用真空产生的压力吧不饱和树脂通过预铺的管路压入纤维层中，让树脂浸润增强材料最后充满整个模具，制品固化后，揭去真空袋材料，从模具上得到所需的制品。
VIP采用单面模具（就象通常的手糊和喷射模具）建立一个闭合系统。
真空导入工艺公诸于世很久了，这个工艺在1950年出现了专利记录。
然而，直到近几年才得到了发展。
由于这种工艺是从国外引入，所以在命名上有多种称呼，真空导入，真空灌注，真空注射。
2．理论真空导入工艺能被广泛的应用，有其理论基础的，这就是达西定律（Darcy’s Law）t =ℓ 2h/(2 kDP )t 是导入时间，由四个参数来决定。
h-树脂粘度，从公式上可以看出所用树脂的粘度低，则所需导入时间就短，因此真空导入所用的树脂粘度一般不能太高。
这样可以使树脂能够快速的充满整个模具。
ℓ-注射长度，指的树脂进料口与到达出料口的之间的距离，距离长当然所需的时间亦长。
DP-压力差, 体系内与体系外压力差值越大，对树脂的驱动力也越大，树脂流速越快，当然所需导入时间也越短。
树脂基复合材料(2)
应力颁布不均匀；
②制件直径大，不易加工。
510 °
4、设备
1）缠绕设备 2）轴芯：轴芯决定制品的最终结构，分为永久性和可移去两 种类型，其用用是： ①支撑树脂未交联的复合材料； ②在树脂交联过程中保持制品不变形；
轴芯的种类
金属轴芯：
金属轴芯分为永久性和可再用型两种，永久性轴芯主要用于 高压容器，材料选用Al、Ti、不锈钢等，许多复合材料都有一 定的透气性，所以需要金属内衬，一般是由两片金属薄片 （1.0~1.3mm)焊在一起制成的。 可重复使用的轴芯是由一个骨架和组装在骨架上的金属片组成， 固体火箭发动机是采用这种轴芯的。 可膨胀轴芯 用橡胶做轴芯，，内部充气体使其达到所需的形状，制备贮
Air Pressure Metering Cylinder Mixing Head Metering Cylinder Vent
Preform
Mold
1、Introduction
树脂转移成型可制备从汽车扶手等小制品，到水处理单元等 大制品，是应用领域非常广泛的一种制备复合材料的加工工 艺。它是把增强材料切成或制成预成型体（Preform）， 放入模腔之中。预成型体放置于合适的位置，以保证模具的 密封。合模后，树脂被注射到模腔之内，流经增强体，把气 体排出，并润湿纤维（增强体），多余的树脂将从排气孔处 排出模腔。之后，树脂在一定的条件下经固化后，取出是到 制品。它与RIM很相似。但它们之间还是有本质的区别。
RTM可使用泡沫芯结构，以增加预成型体的刚性，同时也提 高了三维结构的复杂性，由于RTM的压力低可不致使泡沫芯 发生变形。
一体化是RTM成型的以一大特点，这是其它工艺所不能达到的。 RTM还可放置模内金属嵌入件，所以说RTM具有设计灵活的特 点。
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SRIM
ASIPP
Assume: incident atom has atomic number Z , energy E . collision 1 within the target with an atom of atomic number Z2 . After the collision, the incident ion has energy E1and the struck atom has energy E2 .
入射粒子产生级 联碰撞的示意图
SRIM
ASIPP
溅射的示意图
置换碰撞的示意图
SRIM
ASIPP
SRIM的应用 的应用
SRIM
ASIPP
入射粒子的数据 （元素，原子 元素， 质量， 质量，入射粒 子能量范围） 子能量范围）
靶对象的数据 （元素，状态， 元素，状态， 原子质量， 原子质量，各 成分所占比例） 成分所占比例）
=
SRIM
ASIPP
Ion :入射粒子 入射粒子 Atom :靶原子 靶原子
Recoil atoms: 与入射粒子发生位移碰撞的反冲靶原子 Straggle: 射程是具有统计性质的,不完全一致,而有小的统计变化 射程是具有统计性质的,不完全一致, Cascade:由于一个初级撞出原子而导至众多的原子发生位移的过程 由于一个初级撞出原子而导至众多的原子发生位移的过程 Vacancy: 晶格中某个原子被移去后所形成的缺陷 Interstitial atoms:填隙原子是指在正常排列的晶格原子位置之间插 填隙原子是指在正常排列的晶格原子位置之间插 入的多余原子. 入的多余原子. Backscattered Ions:从入射表面进来又从入射表面出去的入射粒子 从入射表面进来又从入射表面出去的入射粒子 Transmitted Ions:从入射表面进来从背面出去的入射粒子 从入射表面进来从背面出去的入射粒子 Sputtered atoms:被入射粒子碰撞而离开入射表面的靶原子 被入射粒子碰撞而离开入射表面的靶原子
If released as phonons ,
SRIM
ASIPP
Displacements = Vacancies + Replacement Collisions Vacancies = Interstitials + (Atoms which leave the target volume)
SRIM
ASIPP Monte-Carlo TRIM is very versatile:
It will handle ion energies from 10 eV to 2 GeV/amu, and targets with up to eight layers, made up of twelve different elements. It will calculate both the final 3D distribution of the ions and also all kinetic phenomena associated with the ion's energy loss: target damage, sputtering, ionization, and phonon production. All target atom cascades in the target are followed in detail. This program is more accurate in calculating ion ranges than the transport program used in the SR program to produce the range tables described above.
SRIM
ASIPP
简单的介绍
具体的数据
absorb energy from the fast moving ions and recoil atoms, and then release it as heat if the target is a metal, or as phonons if the target is an insulator.
SRIM
ASIPP
SRIM程序介绍 程序介绍
谭模强
2005年 2005年6月1日
SRIM
ASIPP
outline
概括介绍SRIM 概括介绍
SRIM的应用 的应用
SRIM
ASIPP
SRIM
ASIPP
SRIM is a group of programs which calculate the
stopping and range of ions into matter。
射程. 射程.
SRIM
ASIPP
左边的示意图是一个能 E,有入射角的入射粒 量E,有入射角的入射粒 子在物质中的轨迹。 子在物质中的轨迹。
是粒子在靶物质中所走过的路程， Rt 是粒子在靶物质中所走过的路程， Rp 是与入射方向平行 ⊥ Rp 是与入射方向垂直的射程， Rp 与入射表面垂直 的射程， 是与入射方向垂直的射程， 的射程， 的射程M-C 方法) 通过计算机模拟跟踪一大批 蒙特卡罗模拟方法(M- 方法) (M 以及次级粒子 入射粒子的运动。粒子的位置、能量损失以及次级粒子的各种 入射粒子的运动。粒子的位置、能量损失以及次级粒子的各种 参数都在整个跟踪过程中存储下来, 最后得到各种所需物理量 参数都在整个跟踪过程中存储下来, 最后得到各种所需物理量 的期望值和相应的统计误差。 方法计算过程中采用连 的期望值和相应的统计误差。在M-C 方法计算过程中采用连 续慢化假设, 续慢化假设, 即入射离子与材料靶原子核的碰撞采用两体碰撞 描述, 这一部分主要导致入射离子运动轨迹的曲折, 能量损 描述, 这一部分主要导致入射离子运动轨迹的曲折, 失来自于弹性能量损失部分, 失来自于弹性能量损失部分, 而在两次两体碰撞之间认为入射 离子与材料中的电子作用连续均匀地损失能量, 离子与材料中的电子作用连续均匀地损失能量, 当入射为重离 子时可认为在这期间入射离子作直线运动, 子时可认为在这期间入射离子作直线运动, 能量损失来自于非 弹性能量损失部分。 弹性能量损失部分。两次两体碰撞之间的距离以及碰撞后的参 数通过随机抽样得到。 数通过随机抽样得到。
original atom (this is discussed below). This is the only mechanism in which a vacancy may be re-occupied.
Ionization : is energy loss to the target electrons. The electrons of the target
SRIM
ASIPP
Displacement Collisions : The process where an energetic incident atom
knocks a lattice atom off its site.
Replacement Collisions : Atom sites with new atoms, identical to their
SRIM相关名词 相关名词
ASIPP
SRIM
Stopping power:入射粒子在单位路程上损失的能量(-dE/dx). 入射粒子在单位路程上损失的能量( dE/dx). Range:入射粒子从进入靶起到停止点所通过的总的路程,称为射程. 入射粒子从进入靶起到停止点所通过的总的路程,称为射程 射程. Projected Range: 以Rp表示射程在入射方向投影的长度,称作投影 表示射程在入射方向投影的长度,称作投影
METHOD ：Using a full quantum mechanical
treatment of ion-atom collisions.(SRIM always referes to the moving atom as an "ion", and all target atoms as "atoms")
SRIM
ASIPP
SRIM consists of two main programs, and several special-purpose programs.
SR(Tables of Stopping and Ranges of ions in simple targets). quickly creates Tables of the stopping and range of ions in matter over a wide band of ion energies. TRIM (the Transport of Ions in Matter) is a Monte-Carlo calculation which follows the ion into the target, making detailed calculations of the energy transferred to every target atom collision. (multi-layer complex targets)
Phonons : are energy stored in atomic vibrations in a crystal. Since all the
atoms in a crystal are linked, when you start vibrating one of them, then all the others start vibrating also. This mass vibration is described as a phonon, since it is somewhat quantized (certain vibration modes are preferred).