ハイブリッドモデルを用いた3次元不均一系材料の二次蛍光

Secondary Fluorescence of 3D Heterogeneous Materials Using a Hybrid Model.

• Yu Yuan
• Hendrix Demers
• Xianglong Wang
• Raynald Gauvin

抄録

電子プローブ顕微鏡や走査型電子顕微鏡では、試料内の電子輸送のモデル化やX線スペクトルの計算にモンテカルロ法が広く用いられています。正確なシミュレーションを行うためには、特に複雑な形状の試料では二次蛍光（SF）の計算が必要です。本研究では、モンテカルロシミュレーションと解析モデルを組み合わせたハイブリッドモデルを用いて、3次元(3D)不均質材料のSF補正を行うプログラムを開発しました。モンテカルロシミュレーションは、モンテカルロプログラムであるMC X線を用いて行い、解析モデルの入力となる3次元一次X線分布を取得します。MC X線のボクセルベースの計算により、任意の試料にも適用可能である。本研究では、解析モデルの詳細な導出を実演し、一次蛍光と二次蛍光の3次元X線分布を示して、本プログラムの機能を説明します。非拡散カップルや行列内の球状介在物の例も示しています。本プログラムの結果を参考文献の実験データや他のモンテカルロコードの結果と比較した。その結果、両者はよく一致していることがわかりました。

In electron probe microanalysis or scanning electron microscopy, the Monte Carlo method is widely used for modeling electron transport within specimens and calculating X-ray spectra. For an accurate simulation, the calculation of secondary fluorescence (SF) is necessary, especially for samples with complex geometries. In this study, we developed a program, using a hybrid model that combines the Monte Carlo simulation with an analytical model, to perform SF correction for three-dimensional (3D) heterogeneous materials. The Monte Carlo simulation is performed using MC X-ray, a Monte Carlo program, to obtain the 3D primary X-ray distribution, which becomes the input of the analytical model. The voxel-based calculation of MC X-ray enables the model to be applicable to arbitrary samples. We demonstrate the derivation of the analytical model in detail and present the 3D X-ray distributions for both primary and secondary fluorescence to illustrate the capability of our program. Examples for non-diffusion couples and spherical inclusions inside matrices are shown. The results of our program are compared with experimental data from references and with results from other Monte Carlo codes. They are found to be in good agreement.