DLTPulseGenerator更新（v1.1）：扩展DLTPulseGenerator库实现光谱模拟，包括非离散和分布式特定...

·*SoftwareX 7（2018）171软件更新DLTPulseGenerator更新（v1.1）Danny Petschke*，Torsten E.M.Staab维尔茨堡大学化学系，LCTM Roentgenring 11，D-97070 Wuerzburg，Germanyar t i cl e i nf o文章历史记录：接收日期：2018年4月262018年5月5日收到修订版，2018年5月7日a b st ra ct在此更新中，DLTPulseGenerator库进行了扩展，允许模拟由非离散和分布式特定寿命组成的光谱，这些寿命遵循高斯，洛伦兹/柯西或对数正态分布函数。通常情况下，由于孔径分布，在多孔材料中发现正电子的寿命的比寿命的分布。版权所有©2018作者.由爱思唯尔公司出版这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）中找到。代码元数据当前代码版本v1.1此代码版本使用的代码/存储库的永久链接https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX-D-17-00077法律代码许可证BSD-3-clause使用github的代码版本控制系统软件代码语言，工具和服务使用C/C++，python。编译要求、操作环境依赖性操作系统：windows编译要求（仅适用于DLTPulseGenerator.h/.cpp）：应与任何C++编译器一起使用（必须提供C++11标准）-pyDLTPulseGeneratorApp.pypyDLTPulseGenerator.py推荐：MS-VSPlayer（至少版本2013）依赖关系，例如C++项目-AppDLTPulseGenerator：Microsoft Visual Studio 2015依赖关系，用于Python中的C++包装器- www.example.com：ctypes-library依赖关系，例如Python中的项目-www.example.com：matplotlib，NumPy推荐的验证软件：DDRS4PALS软件实现了DLT脉冲发生器库（v1.1）。一个简单的xml文件作为输入：https://github.com/dpscience/DDRS4PALS（按照GitHub上的说明（wiki）开始模拟）如果有开发者文档/手册的链接，可以在github上找到readme.md文件https://github.com/dpscience/DLTPulseGenerator/blob/master/README.md问题支持电子邮件danny. uni-wuerzburg.de1. 导言及意义对金属和半导体采用正电子湮没寿命谱（PALS），得到的谱仅由离散的比寿命τ组成。基本上，比寿命与电子密度成反比[1]，因此与原子缺陷（例如，空位/空隙（-簇）或位错）的大小成正比。在由孔隙组成的材料中，如聚合物或多孔玻璃，正电子形成氢原文DOI：http://dx.doi.org/10.1016/j.softx.2018.04.002。通讯作者。电子邮件地址：danny. uni-wuerzburg.de（D. Petschke），torsten.uni-wuerzburg.de（T.E.M. Staab）。https://doi.org/10.1016/j.softx.2018.05.001类原子（正电子偶素）和由正电子偶素（o-Ps）的拾取湮灭产生的特定寿命允许恢复开放体积缺陷的大小，即，孔隙，通过应用数学模型（例如Tao-Eldrup模型[2，3]）。这些孔径可以是非离散的，因此比寿命是分布的。2. 软件体系结构-结构DLT模拟-输入的变更分布式特定寿命（τ）的模拟通过为每个模拟组件tauX扩展结构DLTDistributionInfo 扩 展 结 构 DLTSimulationInput 来 完 成 （ 参 见[4]）。用于对分布建模的变量在结构tauXDistribution中设置，其中X是1到5之间的整数值，具体取决于生存期tauX。2352-7110/©2018作者。由爱思唯尔公司出版这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表SoftwareX期刊主页：www.elsevier.com/locate/softx·==-=≤≤−（一）|µ，σ）=σ2π≤ ≤−（一）|）=s<$2π、2s2、 >172D. Petschke，T.E.M.Staab/SoftwareX 7（2018）171结构体DLT DistributionInfo提 供 了 三 种 类 型 的 分 布 函 数 （ 枚 举 DLT Distribution-Function：：Function）这些由变量functionType定义：高斯分布（DLT DistributionFunction：：Function：：GAUSSIAN）int t1exp{（t−µ）2}（一个）其中σ是标准差，µ是平均值。Cauchy/Lorentzian分布（DLTDistributionFunction：：Function：：LORENTZIAN_LORENCHY）g（t |a，b）=πb[11+（t−ba ）2]，其中a指定峰值位置，b是缩放参数，FWHM = 2b。对数正态分布（DLT分布函数：：函数：：DLTDistribution_NORMAL）G t m s1联系我们（ln（t）−mt）2}t0（三）其中s是基础高斯分布函数的标准偏差σ（等式2）。（1）），且m与模式相关联m=ln（模式）+s2，（4）全局最大值g（mode）max的点。峰位置指示参数（μ、a和m）由变量tauX（单位：纳秒）指定，而与分布函数的宽度/归一化相关的参数σ、b和s由param 1（单位：纳秒）给出变量param2是为将来的目的保留的，可以作为附加或自定义分布函数的参数，其中两个参数不足以定义。如图1所示，连续分布函数被线性离散为具有特定寿命τi（0我N1）从中，LTSTs挑选出理想寿命dtideal[4]。 面元宽度通过设置变量gridIncrement来定义（纳秒）。在使用对称分布函数的情况下，即高斯分布函数（Eq. （1））或柯西/洛伦兹（Eq. （2）），左侧和右侧箱的数量相等并且以峰位置tauX为中心。此外，如果负或零比寿命（例如，对数正态分布（等式2）），（3））-对于t>0定义）被超过，所有箱被移位到正寿命，0 ）表示特定寿命τi0gridIncrement。此外，通过将变量enable设置为假，通过定义高斯分布函数（等式2），仅考虑离散比寿命tauX[4（1）内部标准差σ为零。因 此 ， 如 上 所 述 ， 将 忽 略 所 有 分 布 这 相 当 于 将 结 构 体tauXDistribution设置为IGNORE_LT_DISTRIBUTION的值。3. 示例-验证有效性和功能性为了验证这一新功能的有效性和功能性，500万计数），由两个寿命分布组成（见图2：τ1-distr.和τ2-distr.），两者都遵循高斯分布（Eq. （1）-DLT DistributionFunction：：Function：：GAUSSIAN ），已被模拟-图1.一、 （ a）比 寿 命 的连续分布函数（蓝色曲线，例如，高斯分布函数）被离散化为N（可变gridNumber）个特定寿命τi，其中0i N 1和由变量gridIncrement. (b)LTTR[4]从每个指数寿命分布τi中挑选出时间差/寿命dt，考虑它们的权重pi。表1用于模拟光谱的模拟输入（结构DLTSimulationInput和DLTDis-tributionInfo的变量）列表，其中包含两个高斯分布τ1-distr。和τ2-distr.（见图。（2）具体的生命周期。τ1-distr.τ2分布函数类型：：函数：：高斯函数：：函数：：高斯函数τ X：µ[ps]3601500参数1：σ[ps]50120强度X0.700.30gridCount100000100000gridIncrement[ps]0.50.5其中不需要任何现有特定寿命的先验知识，因为它对于最常用的最小二乘拟合方法是必不可少的[6因此，在特定寿命的定义网格上的强度分布（见图1）。 2右）的任何类型的分布（-函数）可以确定。由此产生的强度谱（见图）。 2右）由两个高斯分布函数（等式2）的和拟合。（1））确定相关参数μ、σ。结果列于表2中，表明与模拟输入（表1）的一致性良好最新版本的DLTPulseGenerator库由DDRS4PALS1[9]软件实现和使用。该软件提供了直观的图形界面（GUI），并允许控制与信号处理相关的参数，即用于使用常数分数原理（例如，插值和拟合算法的类型、CFD水平、不同类型的滤波器）确定正确的定时，从而计算时间使用表1中列出的输入参数计算。随后，使用来自Shukla等人[5]的Matlab代码MELT4.0提取比寿命及其强度。MELT使用贝叶斯方法和量化的最大熵，1DDRS4PALS[9]软件可在两种模式下运行，即采集（真实）和模拟模式。采集模式需要DRS 4评估板[10]，而模拟模式基于DLT PulseGenerator库。（二−2σ2、−、D. Petschke，T.E.M. Staab / SoftwareX 7（2018）171-173173图二、左 图 ：模拟的光谱由两个高斯寿命分布τ1-distr组成。（30%）和τ2-distr.（70%），并基于获得的500万个计数的统计数据右：使用Matlab代码MELT 4.0[5]（红色虚线）和拟合曲线（蓝色线）分析的检索强度光谱的图示，拟合曲线使用两个高斯分布函数的线性组合（1））以确定相关参数表图2使用两个线性组合的高斯分布函数（等式2）拟合的强度谱的结果，如图2（右）所示。①①）。τ1-distr.τ2分布微[ps] 362.60± 0.40 1514.6± 1.7标准偏差[ps] 50.70± 0.40 123.2± 1.7强度0.700± 0.040 0.300± 0.040差异此外，所得到的寿命谱是根据模拟输入生成的，并且可以导出用于后续分析。一个xml文件（xml可扩展标记语言）作为接口，以方便地操纵模拟输入。确认本出版物由德国研究基金会（DFG）和维尔茨堡大学的开放获取出版资助计划资助。引用[1] Nieminen RM，Manninen MJ.不完美固体中的正电子：理论。Berlin，Heidelberg：Springer; 1979.第145- 195页。http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-4.[2] 陶 SJ 。 分 子 物 质 中 的 正 电 子 素 湮 灭 。 J Chem Phys 1972;56 ： 5499-510.http://dx.doi.org/10.1063/1.1677067网站。[3] Eldrup M，Lightbody D，Sherwood JN.固体特戊酸中正电子寿命的温度依赖性 化 学 物 理 1981;63 ： 51-8. http ： //www.example.comdx.doi.org/10.1016/0301-0104（81）80307-2。[4] Petschke D，Staab TEM.DLTPulseGenerator：一个基于探测器输出脉冲的寿命谱模拟库SoftwareX2018;7：122-8.http://dx.doi.org/10.1016/j.softx.2018.04.002网站。[5] 放大图片作者：Shukla A，Hoffmann L，Manuel AA，Peter M.Melt4.0正电子寿命分析程序255-257：233-237。http://dx.doi.org/10.4028/www的网站。scientific.net/MSF.255-257.233网站。[6] 放大图片Olsen JV，Kirkegaard P，Pedersen NJ，Eldrup M. PALsfit：一个新的 正 电 子 寿 命 谱 计 算 程 序 。 PhysStatus Solidi2007;4 ： 4004-6.http://dx.doi.org/10.1002/pssc.200675868网站。[7] 作者：J.LT10程序用于解决与缺陷检测有关的基本问题物理程序2012;35：122-7. http://dx.doi.org。phpro.2012.06.022网站。[8] 佩 奇 克 湾 dpscience/dquickltfit ： DQuickLTFit v3.02 （ 版 本 3.02 ） ; 2018 。http://dx.doi.org/10.5281/ZENODO.1219482网站。[9] 佩奇克湾dpscience/DDRS 4PALS：DDRS 4PALS（版本1.03）; 2018。网址：//dx.doi.org/10.5281/ZENODO.1227278网站。[10] 里特·S6 GHz波形数字化芯片DRS4的设计与性能在：IEEE nucl.sci. Symp.conf.建 议 IEEE;2008 年 。 p.1512-5http ： dx.doi.org/10 。1109/NSSMIC.2008.4774700。