SIMION es un programa de simulación de óptica iónica que calcula campos eléctricos para electrodos de voltajes definidos y trayectorias iónicas en esos campos. [1]
El programa fue desarrollado a fines de la década de 1970 por Don C. McGilvery en La Trobe University , Melbourne, Australia como parte de su Ph.D. research [2] trabajando con James Morrison, y más tarde fue adaptado para computadoras personales en 1985 por David A. Dahl en el Laboratorio Nacional de Ingeniería y Medio Ambiente de Idaho . [3] Con Richard Morrison en la Universidad de Monash, McGilvery desarrolló una versión para Macintosh de SIMION, conocida como MacSIMION. En reconocimiento a la importancia de su trabajo, McGilvery y Dahl compartieron el Premio a la Contribución Distinguida de la Sociedad Estadounidense de Espectrometría de Masas en 1998 [4].
SIMION 8.0 se lanzó inicialmente en 2006. La versión actual es SIMION 8.1, lanzada en agosto de 2011; actualizaciones menores se publican continuamente.
SIMION 3D es un programa de simulación de óptica iónica ampliamente utilizado en muchas ramas de la física. En SIMION, los campos electrostáticos se pueden modelar como soluciones de problemas de valor límite de una ecuación diferencial parcial elíptica llamada ecuación de Laplace . El método específico utilizado dentro de SIMION para resolver esta ecuación es un método de diferencias finitasllamado relajación excesiva. Esta técnica se aplica a una matriz de potencial tridimensional (PA) de puntos que representan regiones de electrodos y no electrodos. El objetivo es obtener una mejor estimación de los voltajes para los puntos entre los electrodos. La matriz tridimensional se elige para tener simetría cilíndrica o plana o ninguna simetría en absoluto. La ecuación de Laplace tiene la propiedad conveniente de que su solución es una suma sobre la contribución de cada electrodo. Por lo tanto, después de que la matriz de campo eléctrico se haya encontrado una vez por iteración, los voltajes de los electrodos individuales se pueden cambiar y los nuevos campos se obtienen inmediatamente.
Cuando se han obtenido los campos eléctricos, se pueden calcular las trayectorias de las partículas cargadas en estos campos. Los cálculos de la trayectoria de las partículas son el resultado de tres cálculos interdependientes. Primero, las fuerzas electrostáticas deben calcularse en la posición actual del ion. Estas fuerzas se utilizan luego para calcular la aceleración iónica actual y luego mediante técnicas de integración numérica para predecir la posición y la velocidad del ión en el siguiente paso de tiempo. Además, el paso de tiempo en sí se ajusta continuamente para maximizar la precisión de la trayectoria. Se utiliza un método estándar de Runge-Kutta de cuarto orden para la integración numérica de la trayectoria de los iones en tres dimensiones.