[发明专利]一种基于原子轨迹的热中子散射律数据计算方法

权利要求书

1.一种基于原子轨迹的热中子散射律数据计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：读取经典分子动力学软件计算得到的靶材料中各个原子随时间t变化的坐标信息其中j为原子的序数；

步骤2：针对步骤1读取的坐标信息，按照自中间散射函数的定义，利用公式(1)计算得到基于经典力学的原子轨迹的自中间散射函数，即经典力学的自中间散射函数，以供后续步骤进行量子修正；公式(1)中对多个离散的时间步求平均的目的是，消除自中间散射函数的随机效应，保证结果的准确性；

式中：

——倒晶格矢量长度为κ，时间为t的经典力学的自中间散射函数，其中c表示经典力学

N——经典分子动力学计算体系中目标原子总个数

L(t)——用于时间t进行平均的总的离散时间步数

k——离散时间步的序号

j——经典分子动力学计算体系中目标原子的序号

——倒晶格矢量

t_k——离散时间步k对应的时间

——原子序号为j，时间为t_k的坐标矢量

——原子序号为j，时间为t_k+t的坐标矢量；

步骤3：通过构造一个特征函数，建立经典力学的自中间散射函数和量子力学的自中间散射函数的联系，通过量子修正的方式考虑热中子与靶材料散射过程存在的量子效应；特征函数的表达式见公式(2)，基于步骤2得到的经典力学的自中间散射函数计算：

f(β)——无量纲的能量转移量为β的特征函数

t'——约化的时间

——倒晶格矢量长度为κ，约化时间为t'的经典力学的自中间散射函数，其中c表示经典力学

α——无量纲的动量转移量

λ——德拜-沃勒因子；

步骤4：根据步骤3得到的特征函数，利用公式(3)计算得到考虑量子效应的量子力学的自中间散射函数：

——倒晶格矢量长度为κ，约化时间为t'的量子力学的自中间散射函数，其中q表示量子力学；

步骤5：根据步骤4得到的量子力学的自中间散射函数，按照自热散射律数据的定义，利用公式(4)计算量子力学的自热散射律数据：

——量子力学的自热散射律数据；

步骤6：根据步骤1读取到的原子坐标信息，利用公式(5)计算经典力学的中间散射函数，包括相同原子贡献的自中间散射函数和不同原子贡献的相互散射函数两部分；

I^c(κ,t)——倒晶格矢量长度为κ，时间为t的经典力学的中间散射函数，其中c表示经典力学

——原子序号为j'，时间为t_k的坐标矢量；

步骤7：通过构造集体结构因子建立经典力学的自热散射律数据与经典力学的热散射律数据的联系；根据步骤2得到的经典力学的自中间散射函数，利用公式(6)计算经典力学的自热散射律数据；根据步骤6得到的经典力学的中间散射函数，利用公式(7)计算经典力学的热散射律数据；于是，经典力学的自热散射律数据和热散射律数据，利用公式(8)表示；

——经典力学的自热散射律数据

S^c(α,β)——经典力学的热散射律数据

Γ(α)——集体结构因子；

步骤8：近似的认为，量子力学的自热散射律数据和热散射律数据与经典力学的自热散射律数据和热散射律数据，满足同样的关系式(8)；即根据步骤5得到的量子力学的自热散射律数据和步骤7得到的集体结构因子，利用公式(9)计算考虑量子效应的量子力学的热散射律数据

S^q(α,β)——考虑量子效应的量子力学的热散射律数据；

步骤9：根据步骤5得到的量子力学的自热散射律数据和步骤8得到的量子力学的热散射律数据，利用公式(10)计算量子力学的总热散射律数据

S(α,β)——量子力学的总热散射律数据

σ_coh——束缚态相干散射截面

σ_b——束缚态散射截面

σ_inc——束缚态非相干散射截面。