皮米西姆

PyMieSim是一個 Python 函式庫，旨在為執行 Mie 散射模擬提供強大且靈活的框架。該軟體易於安裝和操作，無論是新用戶還是經驗豐富的研究人員都可以使用。 PyMieSim 使用戶能夠探索各種配置下粒子的散射特性，並且專為研究單一散射事件以及進行大規模參數實驗而客製化。

PyMieSim 的核心包括三個針對不同類型的散射體進行最佳化的解算器：

球形顆粒
無限圓柱形粒子
核殼球形顆粒

該軟體還允許用戶根據具體的模擬需求自訂光源和探測器屬性。該軟體包是模組化的，為用戶提供了直觀的介面，可以輕鬆地對複雜的散射場景進行建模。

主要子模組

PyMieSim 分為兩個主要子模組：

single ：專注於分析單一散射事件，例如： - 遠場分佈 - 散射相位函數 - 斯托克斯參數
實驗：旨在探索散射參數（例如 Qsca、Qext、g 和耦合（功率））在大型資料集上的表現，結合源、散射體和探測器的變化。

兩個子模組無縫協同工作，使 PyMieSim 適用於各種散射模擬。

入門

要在 Python 中使用 PyMieSim，只需安裝該套件並開始將其合併到您的腳本中。

安裝

PyMieSim 支援 Windows、Linux、macOS（包括 Apple M1/M2 晶片）和 ARM 架構。若要安裝軟體包，請使用 pip：

 pip 安裝 PyMieSim

有關更多詳細信息，請訪問文件以獲取有關如何使用該包的綜合指南。

範例程式碼

以下是如何使用 PyMieSim 進行簡單的米氏散射模擬的範例。此範例示範如何配置光源、散射器和偵測器並擷取散射資料：

從PyMieSim.experiment.scatterer 導入numpy as npfrom PyMieSim.experiment.scatterer 導入Spherefrom PyMieSim.experiment.source 導入Gaussianfrom PyMieSim.experiment 導入Setupfrom PyMieM (400, 1000, 500) ) * 奈米,偏振=0 * 度,optical_power=1e-3 * watt,NA=0.2 * AU)散射體=球體(直徑=[200] * 奈米,property=[4] * RIU,medium_property=1 * RIU,源=源）實驗=設定（散射=散射，源=源）dataframe =實驗.get（'Qsca'）dataframe.plot_data（x =“源：波長”）

它產生下圖，該圖與維基百科上找到的圖相同。

這只是 PyMieSim 實際應用的一個例子。您可以在文件的範例部分找到更多範例。

範例

以下是展示 PyMieSim 功能的更多範例：

例 1：核殼粒子的等離激元共振

範例 2：球形顆粒的散射效率與直徑

手動建構

如果您喜歡或需要手動建置專案（例如，對於 Apple 晶片裝置），請確保您安裝了 C++ 編譯器（例如 gcc）和 Fortran，以及 Python 3.7+。

建構說明

Linux/蘋果系統

git 克隆 https://github.com/MartinPdeS/PyMieSim.gitcd PyMieSim
git 子模組初始化 && git 子模組更新
mkdir buildcd build
cmake ../ -G"Unix Makefiles"sudo make installcd ..
python -m pip install .

對於 Windows，在呼叫 CMake 時使用 MinGW Makefile，而不是 Unix Makefile。

測試

您可以透過執行以下命令來測試本地版本的 PyMieSim：

 git 克隆 https://github.com/MartinPdeS/PyMieSim.gitcd PyMieSim
pip 安裝 PyMieSim[測試]
Python測試

這將運行單元測試套件並提供覆蓋範圍詳細資訊。

Google合作實驗室

2024 年，在本機電腦上運行程式碼是可選的！您可以利用 Google Colab 的強大功能來遠端執行 PyMieSim。使用提供的 Colab 筆記本獲得互動式體驗。

引用 PyMieSim

如果 PyMieSim 對您的研究做出貢獻，我們懇請您引用以下論文：

 @文章{PoinsinetdeSivry-Houle：23，
    作者 = {Martin Poinsinet de Sivry-Houle 和 Nicolas Godbout 和 Caroline Boudoux}，
    日記= {選項。連續體},
    title = {PyMieSim：用於快速且靈活的遠場米氏散射模擬的開源函式庫}，
    音量 = {2}，
    數字={3}，
    頁數 = {520--534}，
    年 = {2023}，
    doi = {10.1364/OPTCON.473102}，
}

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