Binary collision approximation
संघनित-पदार्थ भौतिकी में, द्विआधारी टकराव सन्निकटन (बी. सी. ए.) एक शोध है जिसका उपयोग ठोस पदार्थों में ऊर्जावान आयनों (किलो-इलेक्ट्रॉनवोल्ट (के. ई. वी.) सीमा या उससे अधिक में गतिज ऊर्जा के साथ) द्वारा प्रवेश गहराई और दोष उत्पादन का अधिक कुशलता से अनुकरण करने के लिए किया जाता है। विधि में, आयन को नमूना परमाणुओं (नाभिक) के साथ स्वतंत्र द्विआधारी टकराव के अनुक्रम का अनुभव करके एक सामग्री के माध्यम से यात्रा करने के लिए अनुमानित किया जाता है। टकरावों के बीच, आयन को एक सीधे रास्ते में यात्रा करने के लिए माना जाता है, जो इलेक्ट्रॉनिक रोक शक्ति का अनुभव करता है, लेकिन नाभिक के साथ टकराव में कोई ऊर्जा नहीं खोता है। बी. सी. ए. दृष्टिकोण में, आने वाले आयन और एक लक्ष्य परमाणु (नाभिक) के बीच एक एकल टकराव का इलाज आने वाले आयन के प्रभाव पैरामीटर के लिए दो टकराने वाले कणों के बीच शास्त्रीय प्रकीर्णन अभिन्न को हल करके किया जाता है। समाकलन का समाधान आयन के प्रकीर्णन कोण के साथ-साथ नमूना परमाणुओं को इसकी ऊर्जा हानि देता है, और इसलिए इससे पहले की तुलना में टकराव के बाद ऊर्जा क्या है। स्कैटरिंग इंटीग्रल को द्रव्यमान समन्वय प्रणाली के केंद्र में परिभाषित किया गया है (दो कण एक अंतरपरमाण्विक क्षमता के साथ एक एकल कण में कम हो जाते हैं) और स्कैटर के कोण को अंतरपरमाण्विक क्षमता से संबंधित करता है। टक्कर के दौरान क्या समय बीत गया है, यह जानने के लिए टक्कर के समय अभिन्न को हल करना भी संभव है। यह कम से कम तब आवश्यक है जब बी. सी. ए. का उपयोग "पूर्ण कैस्केड" मोड में किया जाता है, नीचे देखें। इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा हानि, अर्थात। इलेक्ट्रॉनिक रुकने की शक्ति को या तो प्रभाव-पैरामीटर पर निर्भर इलेक्ट्रॉनिक रुकने वाले मॉडल के साथ उपचारित किया जा सकता है, केवल टकराव के बीच आयन वेग पर निर्भर एक रुकने की शक्ति को घटाकर, या दो दृष्टिकोणों के संयोजन द्वारा। प्रभाव पैरामीटर के लिए चयन विधि ने बी. सी. ए. कोड को दो मुख्य किस्मों में विभाजित कियाः "मोंटे कार्लो" बी. सी. ए. और क्रिस्टल-बी. सी. ए. कोड। तथाकथित मोंटे कार्लो बी. सी. ए. दृष्टिकोण में अगले टकराने वाले परमाणु की दूरी और प्रभाव पैरामीटर को एक संभाव्यता वितरण से यादृच्छिक रूप से चुना जाता है जो केवल सामग्री के परमाणु घनत्व पर निर्भर करता है। यह दृष्टिकोण अनिवार्य रूप से एक पूरी तरह से अनाकार सामग्री में आयन मार्ग का अनुकरण करता है। (ध्यान दें कि कुछ स्रोत बी. सी. ए. की इस किस्म को सिर्फ मोंटे कार्लो कहते हैं, जो भ्रामक है क्योंकि नाम को तब अन्य पूरी तरह से अलग मोंटे कार्लो अनुकरण किस्मों के साथ भ्रमित किया जा सकता है)। एस. आर. आई. एम. और एस. डी. ट्रिम. एस. पी. मोंटे-कार्लो बी. सी. ए. कोड हैं। क्रिस्टलीय पदार्थों के लिए बी. सी. ए. विधियों को लागू करना भी संभव है (हालांकि अधिक कठिन), जैसे कि गतिशील आयन की एक क्रिस्टल में एक परिभाषित स्थिति होती है, और अगले टकराने वाले परमाणु की दूरी और प्रभाव पैरामीटर को क्रिस्टल में एक परमाणु के अनुरूप निर्धारित किया जाता है। इस दृष्टिकोण में बी. सी. ए. का उपयोग चैनलिंग के दौरान परमाणु गति का अनुकरण करने के लिए भी किया जा सकता है। मार्लो जैसे कोड इस दृष्टिकोण के साथ काम करते हैं। द्विआधारी टकराव सन्निकटन को लंबे समय तक आयन विकिरण के कारण किसी सामग्री के गतिशील संरचना परिवर्तनों का अनुकरण करने के लिए भी बढ़ाया जा सकता है, अर्थात। आयन प्रत्यारोपण और स्पटरिंग के कारण। कम आयन ऊर्जा पर, परमाणुओं के बीच स्वतंत्र टकराव का अनुमान टूटना शुरू हो जाता है। एक साथ कई टक्करों के लिए टकराव अभिन्न को हल करके इस मुद्दे को कुछ हद तक बढ़ाया जा सकता है। हालांकि, बहुत कम ऊर्जा पर (~ 1 केवी से नीचे, अधिक सटीक अनुमान के लिए देखें) बीसीए सन्निकटन हमेशा टूट जाता है, और किसी को आणविक गतिशीलता आयन विकिरण अनुकरण दृष्टिकोण का उपयोग करना चाहिए क्योंकि ये, प्रति डिजाइन, मनमाने ढंग से कई परमाणुओं के कई-शरीर टकराव को संभाल सकते हैं। एम. डी. सिमुलेशन या तो केवल आने वाले आयन (पुनरावृत्ति अंतःक्रिया सन्निकटन या आर. आई. ए.) का अनुसरण कर सकते हैं या टकराव कैस्केड में शामिल सभी परमाणुओं का अनुकरण कर सकते हैं। बी. सी. ए. टक्कर कैस्केड सिमुलेशन बी. सी. ए. सिमुलेशन को आगे प्रकार के आधार पर विभाजित किया जा सकता है कि क्या वे केवल आने वाले आयन का अनुसरण करते हैं, या आयन द्वारा उत्पादित पुनरावृत्ति का भी पालन करते हैं (पूर्ण कैस्केड मोड, उदाहरण के लिए, लोकप्रिय बी. सी. ए. कोड एस. आर. आई. एम. में)। यदि कोड द्वितीयक टकराव (पुनरावृत्ति) के लिए जिम्मेदार नहीं है, तो दोषों की संख्या की गणना किन्चिन-पीस मॉडल के रॉबिन्सन विस्तार का उपयोग करके की जाती है। यदि प्रारंभिक पुनरावृत्ति/आयन द्रव्यमान कम है, और जिस सामग्री में कैस्केड होता है, उसका घनत्व कम होता है (अर्थात। पुनरावृत्ति-सामग्री संयोजन में कम रुकने की शक्ति होती है), प्रारंभिक पुनरावर्तन और नमूना परमाणुओं के बीच टकराव शायद ही कभी होता है, और परमाणुओं के बीच स्वतंत्र द्विआधारी टकराव के अनुक्रम के रूप में अच्छी तरह से समझा जा सकता है। इस तरह के कैस्केड का सैद्धांतिक रूप से बी. सी. ए. का उपयोग करके अच्छी तरह से इलाज किया जा सकता है। क्षति उत्पादन का अनुमान बी. सी. ए. सिमुलेशन स्वाभाविक रूप से आयन प्रवेश गहराई, पार्श्व प्रसार और अंतरिक्ष में परमाणु और इलेक्ट्रॉनिक निक्षेपण ऊर्जा वितरण प्रदान करते हैं। इनका उपयोग सामग्री में उत्पन्न क्षति का अनुमान लगाने के लिए भी किया जा सकता है, इस धारणा का उपयोग करके कि कोई भी पुनरावृत्ति जो सामग्री की सीमा विस्थापन ऊर्जा से अधिक ऊर्जा प्राप्त करती है, एक स्थिर दोष उत्पन्न करेगी। हालाँकि, इस दृष्टिकोण का उपयोग कई कारणों से बहुत सावधानी के साथ किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, यह क्षति के किसी भी तापीय रूप से सक्रिय पुनर्संयोजन के लिए जिम्मेदार नहीं है, न ही यह सर्वविदित तथ्य कि धातुओं में क्षति का उत्पादन केवल उच्च ऊर्जा के लिए होता है जो कि किनचिन-शांति भविष्यवाणी का 20 प्रतिशत है। इसके अलावा, यह दृष्टिकोण केवल क्षति उत्पादन की भविष्यवाणी करता है जैसे कि सभी दोष अलग-अलग फ्रेंकेल जोड़े थे, जबकि वास्तव में कई मामलों में टकराव कैस्केड प्रारंभिक क्षति स्थिति के रूप में दोष समूहों या यहां तक कि विस्थापन का उत्पादन करते हैं। हालाँकि, बी. सी. ए. कोड को डैमेज क्लस्टरिंग और पुनर्संयोजन मॉडल के साथ बढ़ाया जा सकता है जो इस संबंध में उनकी विश्वसनीयता में सुधार करते हैं। अंत में, अधिकांश सामग्रियों में औसत सीमा विस्थापन ऊर्जा बहुत सटीक रूप से ज्ञात नहीं है। बी. सी. ए. कोड एस. आर. आई. एम. एक ग्राफिकल यूजर इंटरफेस प्रदान करता है और संभवतः अब सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला बी. सी. ए. कोड है। इसका उपयोग 1 जी. ई. वी. की आयन ऊर्जा तक सभी पदार्थों में सभी आयनों के लिए अनाकार पदार्थों में रैखिक टकराव कैस्केड का अनुकरण करने के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, ध्यान दें कि एस. आर. आई. एम. चैनलिंग, इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा निक्षेपण (आवश्यक, उदाहरण के लिए, सामग्री में तेजी से भारी आयन क्षति का वर्णन करने के लिए) या उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों द्वारा उत्पादित क्षति जैसे प्रभावों का इलाज नहीं करता है। गणना की गई स्पटर पैदावार अन्य कोडों की तुलना में कम सटीक हो सकती है। MARLOWE एक बड़ा कोड है जो क्रिस्टलीय सामग्री को संभाल सकता है और कई अलग-अलग भौतिकी मॉडल का समर्थन कर सकता है। TRIDYN, नए संस्करण जिन्हें SDTrimmSP के रूप में जाना जाता है, एक BCA कोड है जो गतिशील संरचना परिवर्तनों को संभालने में सक्षम है। डी. ए. आर. टी., सी. ई. ए. (कमिशरियेट ए एल 'एनर्जी एटॉमिक) द्वारा सैक्ले में विकसित फ्रांसीसी कोड है। एस. आर. आई. एम. से इसकी इलेक्ट्रॉनिक रोकने की शक्ति और प्रकीर्णन समाकलन के विश्लेषणात्मक संकल्प में अंतर (उत्पन्न दोषों की मात्रा लोचदार क्रॉस सेक्शन और परमाणुओं की परमाणु सांद्रता से निर्धारित की जाती है)। परमाणु रोकने की शक्ति सार्वभौमिक अंतरपरमाण्विक क्षमता (जेड. बी. एल. क्षमता) से आती है जबकि इलेक्ट्रॉनिक रोकने की शक्ति प्रोटॉन के लिए बेथे के समीकरण और आयनों के लिए लिंडहार्ड-शारफ से प्राप्त होती है। टकराव कैस्केड आणविक गतिकी COSIRES सम्मेलन भी देखें संदर्भ बाहरी लिंक संघनित पदार्थ भौतिकी परमाणु भौतिकी कम्प्यूटेशनल भौतिकी