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

　　《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。
　　《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。

第1章 电子在固体中的输运
1．1 电子束与固体的相互作用
1．2 电子能量损失峰
1．3 俄歇电子峰
1．4 二次电子峰
1．5 材料的表征
1．6 小结
参考文献

第2章 散射截面：基本原理
2．1 散射截面和散射概率
2．2 阻止本领和非弹性散射平均自由程
2．3 射程
2．4 能量歧离
2．5 小结
参考文献

第3章 散射机制
3．1 弹性散射
3．1．1 Mott散射截面与屏蔽卢瑟福散射截面
3．2 准弹性散射
3．2．1 电子-声子相互作用
3．3 非弹性散射
3．3．1 阻止本领：Bethe-Bloch公式
3．3．2 阻止本领：半经验公式
3．3．3 介电理论
3．3．4 Drude函数之和
3．3．5 极化子效应
3．4 非弹性散射平均自由程
3．5 界面现象
3．6 小结
参考文献

第4章 随机数
4．1 伪随机数的产生
4．2 伪随机数发生器的测试
4．3 基于给定概率密度的伪随机数分布
4．4 区间〔a，b〕内均匀分布的伪随机数
4．5 基于泊松概率密度的伪随机数分布
4．6 基于高斯概率密度的伪随机数分布
4．7 小结
参考文献

第5章 蒙特卡罗策略
5．1 连续慢化近似
5．1．1 步长
5．1．2 沉积层与衬底的界面
5．1．3 散射极角
5．1．4 上一次偏转后电子的方向
5．1．5 能量损失
5．1．6 轨迹的结束和轨迹的数目
5．2 能量歧离策略
5．2．1 步长
5．2．2 弹性和非弹性散射
5．2．3 电子-电子散射：散射角
5．2．4 电子-声子散射：散射角
5．2．5 上一次偏转后电子的方向
5．2．6 透射系数
5．2．7 与表面距离相关的非弹性散射
5．2．8 轨迹的结束和轨迹的数目
……
第6章 背散射系数
第7章 二次电子发射系数
第8章 二次电子能量分布
第9章 应用
第10章 附录A：Mott理论
第11章 附录B：Frohlich理论
第12章 附录C：Ritchie理论
第13章 附录D：Chen、Kwei和Li等人的理论
索引

　　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。