Ảnh 3D Ray Tracing
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.32 MB, 143 trang )
87
CHƯƠNG 7. SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH VISUAL EDITOR
Hình 7.15: Đồ thị kết quả tally mô phỏng phổ detector HPGe
Hình 7.16: Cửa sổ Cross Section Plotting
• Zoom: phóng to, thu nhỏ
• Look: quay các mặt
• More Toward: tiến, lui về phía màn hình
• Select: chọn
• Roll: quay tròn
• Pitch: di chuyển lên xuống
88
7.4. Đồ họa 3D
Hình 7.17: Đồ thị tiết diện tổng tương tác photon đối với vật liệu nước
Hình 7.18: Ảnh 3D được tạo bởi Visual Editor
• Yaw: di chuyển qua lại
Ngoài ra, ta còn có thể click chuột phải lên vật thể được chọn để thực hiện các chức năng ẩn/hiện,
mặt, ẩn/hiện các đường.
89
CHƯƠNG 7. SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH VISUAL EDITOR
Hình 7.19: Giao diện 3D Ray Tracing và các loại ảnh Transparent (trên), Radiographics (giữa) và
Normal (dưới)
Hình 7.20: Ảnh động học của máy gia tốc cyclotron
7.4. Đồ họa 3D
90
8
Kĩ thuật giảm phương sai
Thông thường, khi tiến hành mô phỏng, các quá trình tương tác được thực hiện theo đúng như
những mô hình tương tác được dự đoán từ thực tế. Do đó, để tăng khả năng ghi nhận kết quả,
đồng thời cũng để làm giảm sai số thống kê của kết quả ghi nhận được, cách thức thông thường
nhất là làm tăng số hạt mô phỏng hoặc tăng thời gian chạy chương trình. Tuy nhiên, bên cạnh đó,
người ta cũng có thể sử dụng một số cách thức mô phỏng giúp rút ngắn quá trình tính toán cũng
như điều khiển các ghi nhận theo hướng hội tụ về kết quả một cách nhanh chóng. Ngoài ra, còn
có một yêu cầu quan trọng đối với các cách thức mô phỏng này đó là phải không được làm thay
đổi giá trị kì vọng của kết quả. Các cách thức mô phỏng đó được gọi là mô phỏng không tương tự
(non-analog simulation) do không tiến hành theo đúng như mô hình tương tác được xây dựng từ
thực tế.
Trong MCNP việc mô phỏng không tương tự này được thực hiện chủ yếu thông qua trọng số
(weight) của hạt. Trong đó mỗi hạt được gán cho một trọng số xác định, trọng số này sẽ thay đổi
trong suốt quá trình mô phỏng và kết quả ghi nhận của hạt sẽ được kèm theo trọng số để đảm bảo
là không thay đổi so với kì vọng của nó. Bằng cách này, các kết quả thu được sẽ có sai số (phương
sai) giảm hơn so với các thức mô phỏng tương tự với cùng thời gian chạy chương trình. Các cách
thức tính toán được sử dụng để mô phỏng không tương tự được gọi là các kĩ thuật giảm phương
sai (variance reduction technique).
8.1
Các kĩ thuật giảm phương sai
Các kĩ thuật làm giảm phương sai (variance reduction techniques) nhằm giúp rút ngắn thời gian
chạy chương trình cũng như làm giảm sai số thống kê trong quá trình mô phỏng, được chia thành
3 nhóm chính:
1. Các kĩ thuật điều khiển số lượng (population control method ): nhằm tăng/giảm số lượng các
hạt theo các khoảng không gian hoặc năng lượng
• Phân chia theo hình học (IMP)
• Phân chia theo năng lượng (ESPLT)
• Đặt ngưỡng khảo sát (CUT, PWT)
• Cửa sổ trọng số (WWE, WWN, WWP, WWG, WWGE)
2. Các kĩ thuật lấy mẫu (modified sampling method ): tăng xác suất của các sự kiện có khả năng
lớn lọt vào vùng ghi nhận
8.2. Phân chia theo hình học
92
• Biến đổi exponential (EXT, VECT)
• Hiệu chỉnh các hiệu ứng vật lý (PHYS)
• Va chạm bắt buộc (FCL)
• Hiệu chỉnh phát bremsstrahlung (BBREM)
• Hiệu chỉnh hướng và năng lượng nguồn (SDEF, SP, SB, SI)
• Hiệu chỉnh sự tạo photon từ neutron (PWT)
3. Các kĩ thuật kết hợp phương pháp tất định (partially deterministic method ): thay thế một
phần các quá trình ngẫu nhiên bằng các phương pháp tất định
• Detector điểm và vòng (F5a)
• Mặt cầu DXTRAN (DXT, DXC)
• Lấy mẫu tương quan (PD)
Khi sử dụng các kĩ thuật giảm phương sai vào trong bài toán, cần phải cân nhắc cẩn thận, vì khi
sử dụng không hợp lý các kĩ thuật này sẽ có thể tạo ra các kết quả bị chệch (bias) so với kì vọng.
Ví dụ 8.1: Minh họa việc áp dụng kĩ thuật giảm phương sai nhưng không làm kết quả bị chệch so
với kì vọng
Giả sử ta có hai cell, cell 1 và cell 2 có độ quan trọng lần lượt là imp=1 và imp=3, một hạt có
trọng số wgt=1 đi từ cell 1 vào cell 2. Giả sử rằng giá trị kì vọng của năng lượng hạt để lại
trong cell 2 là 0.5MeV. Khi đi từ cell 1 sang cell 2, do cell 2 có độ quan trọng lớn hơn nên hạt
sẽ được chia làm 3 hạt con với trọng số của mỗi hạt con là 1/3.
Bây giờ nếu ta xem như mỗi hạt để lại năng lượng trong cell bằng với kì vọng là 0.5MeV, thì
tổng năng lượng các hạt để lại trong cell 2 lúc này sẽ là
0.5 + 0.5 + 0.5 = 1.5(MeV)
Tuy nhiên do mỗi hạt chỉ có trọng số 1/3 nên kết quả cuối cùng thực sự sẽ là
0.5 × 1/3 + 0.5 × 1/3 + 0.5 × 1/3 = 0.5(MeV)
Giá trị này tương đương với kết quả khi không áp dụng kĩ thuật giảm phương sai cho hạt đi
từ cell 1 vào cell 2.
Như vậy ta có thể thấy việc sử dụng trọng số hạt giúp cho kết quả khảo sát năng lượng để lại
trong cell 2 có thống kê tốt hơn (khảo sát 3 hạt thay vì 1 hạt) nhưng kết quả vẫn không bị
chệch ra khỏi giá trị kì vọng.
8.2
Phân chia theo hình học
Trong phương pháp này, những độ quan trọng (imp) khác nhau sẽ được gán cho các cell trong khi
khai báo input file. Thông thường các cell có đóng góp lớn vào trong tally sẽ có độ quan trọng cao
hơn. Khi một hạt di chuyển giữa 2 cell có độ quan trọng khác nhau, nó sẽ trải qua một trong hai
trường hợp sau:
• Nếu cell mới có độ quan trọng cao hơn cell cũ, hạt sẽ bị phân chia (splitting) ra làm n hạt,
với n là tỉ số giữa độ quan trọng của cell mới và cell cũ (trong trường hợp n không phải số
nguyên, chẳng hạn như n = 2.75, hạt sẽ phân chia ra làm 3 hạt con với xác suất là 75% và
làm 2 hạt con với xác suất 25%). Mỗi hạt con sẽ có trọng số bằng 1/n lần trọng số của hạt
cũ.
