nlsop.c

   1 /*
   2  * nlsop.c
   3  *
   4  * author: frank zirkelbach (frank.zirkelbach@physik.uni-augsburg.de)
   5  *
   6  * this program tries helping to understand the amorphous depuration
   7  * and recrystallization of SiCx while ion implantation at temperatures
   8  * below 400 degree celsius.
   9  * hopefully the program will simulate the stabilization of the
  10  * selforganizing lamella structure in the observed behaviour.
  11  *
  12  * refs:
  13  *  - J. K. N. Lindner. Habil.Schrift, Universitaet Augsburg.
  14  *  - Maik Haeberlen. Diplomarbeit, Universitaet Augsburg.
  15  *
  16  * Copyright (C) 2004 Frank Zirkelbach
  17  *
  18  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  19  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  20  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  21  * (at your option) any later version.
  22  *
  23  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  24  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  25  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  26  * GNU General Public License for more details.
  27  *
  28  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  29  * along with this program; if not, write to the Free Software
  30  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  31  *
  32  */
  33
  34 #define _GNU_SOURCE
  35 #include <stdio.h>
  36 #include <stdlib.h>
  37 #include <string.h>
  38 #include <sys/types.h>
  39 #include <sys/stat.h>
  40 #include <fcntl.h>
  41 #include <unistd.h>
  42
  43 #include "nlsop.h"
  44
  45 #include "dfbapi.h"
  46 #include "random.h"
  47
  48 #define MAKE_AMORPH(N) *(N)|=AMORPH
  49 #define MAKE_CRYST(N) *(N)&=~AMORPH
  50
  51 int usage(void)
  52 {
  53  puts("usage:");
  54  puts("-h \t\t help");
  55  puts("-n \t\t no user interaction");
  56  puts("-Z \t\t cryst -> amorph c diffusion in z direction");
  57  puts("-i \t\t no cryst to cryst diffusion");
  58  printf("-x <value> \t # x cells (default %d)\n",_X);
  59  printf("-y <value> \t # y cells (default %d)\n",_Y);
  60  printf("-z <value> \t # z cells (default %d)\n",_Z);
  61  printf("-s <value> \t steps (default %d)\n",STEPS);
  62  printf("-d <value> \t refresh display (default %d)\n",REFRESH);
  63  printf("-r <value> \t amorphous influence range (default %d)\n",RANGE);
  64  printf("-f <value> \t stress induced amorphization influence (default %f)\n",S_D);
  65  printf("-p <value> \t ballistic amorphization influence (default %f)\n",B_D);
  66  printf("-F <value> \t carbon induced amorphization influence (default %f)\n",C_D);
  67  printf("-D <value> \t diffusion rate from cryst to amorph cells (default %f)\n",DR_AC);
  68  printf("-e <value> \t do diffusion every <value> steps (default %d)\n",DIFF_RATE);
  69  puts("-g <file> <step> continue simulation from file and step (step > 0)!");
  70  printf("-W <value> \t write every <value> steps to save file (default %d)\n",RESAVE);
  71  puts("-C <file> \t convert file to gnuplot format");
  72  puts("-L <file> \t load from file");
  73  puts("-S <file> \t save to file");
  74  puts("-R <file> \t read from random file");
  75  puts("-P <file> \t specify implantation profile file");
  76  puts("-N <file> \t specify nuclear energy loss profile file");
  77  printf("-H <value> \t collisions per ion in simulation window (default %d)\n",CPI);
  78  printf("-m <value> \t number of ion hits sputtering 3nm (default %d)\n",S_RATE);
  79
  80  return 1;
  81 }
  82
  83 int sputter(d3_lattice *d3_l)
  84 {
  85  int i,size;
  86  int offh,offl;
  87
  88  size=d3_l->max_x*d3_l->max_y;
  89  offl=0;
  90  offh=size;
  91
  92  for(i=0;i<d3_l->max_z-1;i++)
  93  {
  94   memcpy(d3_l->status+offl,d3_l->status+offh,size);
  95   memcpy(d3_l->extra+offl,d3_l->extra+offh,size*sizeof(int));
  96   offl=offh;
  97   offh+=size;
  98  }
  99  memset(d3_l->status+offl,0,size);
 100  memset(d3_l->extra+offl,0,size);
 101
 102  return 1;
 103 }
 104
 105 int process_cell(d3_lattice *d3_l,u32 x,u32 y,u32 z,info *my_info,u32 nel_z)
 106 {
 107  unsigned char *thiz;
 108  int *conc;
 109  int i,j;
 110  int off;
 111  double p,q;
 112
 113  thiz=d3_l->status+x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 114  conc=d3_l->extra+x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 115  p=my_info->b*nel_z;
 116  for(i=-(my_info->range);i<=my_info->range;i++)
 117  {
 118   for(j=-(my_info->range);j<=my_info->range;j++)
 119   {
 120    if(!(i==0 && j==0))
 121    {
 122     off=((x+d3_l->max_x+i)%d3_l->max_x)+((y+d3_l->max_y+j)%d3_l->max_x)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 123     if(*(d3_l->status+off)&AMORPH) p+=my_info->s*(*(d3_l->extra+off))*URAND_MAX/(i*i+j*j);
 124    }
 125   }
 126  }
 127  p+=*conc*my_info->c*URAND_MAX;
 128  if(!(*thiz&AMORPH))
 129  {
 130   if(get_rand(URAND_MAX)<=p) MAKE_AMORPH(thiz);
 131  } else
 132  {
 133   /* assume 1-p probability */
 134   /* also look for neighbours ! */
 135   q=(URAND_MAX-p)>0?URAND_MAX-p:0;
 136   j=0;
 137   j+=(*(d3_l->status+((x+d3_l->max_x+1)%d3_l->max_x)+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&AMORPH)?1:0;
 138   j+=(*(d3_l->status+((x+d3_l->max_x-1)%d3_l->max_x)+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&AMORPH)?1:0;
 139   j+=(*(d3_l->status+x+((y+1+d3_l->max_y)%d3_l->max_y)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&AMORPH)?1:0;
 140   j+=(*(d3_l->status+x+((y-1+d3_l->max_y)%d3_l->max_y)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&AMORPH)?1:0;
 141   j+=(*(d3_l->status+x+y*d3_l->max_x+((z+1+d3_l->max_z)%d3_l->max_z)*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&AMORPH)?1:0;
 142   j+=(*(d3_l->status+x+y*d3_l->max_x+((z-1+d3_l->max_z)%d3_l->max_z)*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&AMORPH)?1:0;
 143
 144   p+=((q/6)*j);
 145   if(get_rand(URAND_MAX)>p) MAKE_CRYST(thiz);
 146  }
 147
 148  return 1;
 149 }
 150
 151 int distrib_c(d3_lattice *d3_l,info *my_info,int step,u32 rj_m,u32 *rj_g)
 152 {
 153  u32 x,y,z;
 154  int i,j,k,c;
 155  int offset,off;
 156  int carry;
 157
 158  /* put one c ion somewhere in the lattice */
 159  x=get_rand(d3_l->max_x);
 160  y=get_rand(d3_l->max_y);
 161  z=get_rand_reject(d3_l->max_z,rj_m,rj_g);
 162  *(d3_l->extra+x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)+=1;
 163  (my_info->cc)++;
 164
 165  if(step%my_info->diff_rate==0)
 166  {
 167
 168  for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 169  {
 170   for(j=0;j<d3_l->max_y;j++)
 171   {
 172    for(k=0;k<d3_l->max_z;k++)
 173    {
 174     offset=i+j*d3_l->max_x+k*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 175     /* case amorph: amorph <- cryst diffusion */
 176     if(*(d3_l->status+offset)&AMORPH)
 177     {
 178      for(c=-1;c<=1;c++)
 179      {
 180       if(c!=0)
 181       {
 182        off=((i+d3_l->max_x+c)%d3_l->max_x)+j*d3_l->max_x+k*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 183        carry=0;
 184        if(!(*(d3_l->status+off)&AMORPH)) carry=(int)(my_info->dr_ac*(*(d3_l->extra+off)));
 185        if(carry!=0)
 186        {
 187         *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 188         *(d3_l->extra+off)-=carry;
 189        }
 190       }
 191      }
 192      for(c=-1;c<=1;c++)
 193      {
 194       if(c!=0)
 195       {
 196        off=i+((j+c+d3_l->max_y)%d3_l->max_y)*d3_l->max_x+k*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 197        carry=0;
 198        if(!(*(d3_l->status+off)&AMORPH)) carry=(int)(my_info->dr_ac*(*(d3_l->extra+off)));
 199        if(carry!=0)
 200        {
 201         *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 202         *(d3_l->extra+off)-=carry;
 203        }
 204       }
 205      }
 206      /* z diff */
 207      if(k!=0)
 208      {
 209       off=i+j*d3_l->max_x+(k-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 210       carry=0;
 211       if(!*(d3_l->status+off)&AMORPH) carry=(int)(my_info->dr_ac*(*(d3_l->extra+off)));
 212       if(carry!=0)
 213       {
 214        *(d3_l->extra+off)-=carry;
 215        *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 216       }
 217      }
 218      if(k!=d3_l->max_z-1)
 219      {
 220       off=i+j*d3_l->max_x+(k+1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 221       carry=0;
 222       if(!*(d3_l->status+off)&AMORPH) carry=(int)(my_info->dr_ac*(*(d3_l->extra+off)));
 223      if(carry!=0)
 224       {
 225        *(d3_l->extra+off)-=carry;
 226        *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 227       }
 228      }
 229     }
 230    } /* for z */
 231   } /* for y */
 232  } /* for x */
 233
 234  } /* if step modulo diff_rate == 0 */
 235
 236  return 1;
 237 }
 238
 239 int calc_pressure(d3_lattice *d3_l,int range)
 240 {
 241  int i,j,off;
 242  double count,max=0;
 243  int x,y,z;
 244
 245  for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 246  {
 247   for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 248   {
 249    for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 250    {
 251     count=0;
 252     for(i=-range;i<=range;i++)
 253     {
 254      for(j=-range;j<=range;j++)
 255      {
 256       if(i!=0 && j!=0)
 257       {
 258        off=((x+d3_l->max_x+i)%d3_l->max_x)+((y+d3_l->max_y+j)%d3_l->max_x)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 259        if(*(d3_l->status+off)&AMORPH) count+=((double)*(d3_l->extra+off))/(i*i+j*j);
 260       }
 261      }
 262     }
 263     if(count>max) max=count;
 264    }
 265   }
 266  }
 267
 268  for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 269  {
 270   for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 271   {
 272    for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 273    {
 274     count=0;
 275     for(i=-range;i<=range;i++)
 276     {
 277      for(j=-range;j<=range;j++)
 278      {
 279       if(i!=0 && j!=0)
 280       {
 281        off=((x+d3_l->max_x+i)%d3_l->max_x)+((y+d3_l->max_y+j)%d3_l->max_x)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 282        if(*(d3_l->status+off)&AMORPH) count+=((double)*(d3_l->extra+off))/(i*i+j*j);
 283       }
 284      }
 285     }
 286     *(unsigned char *)(d3_l->v_ptr+x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)=(unsigned char)(count*255/max);
 287    }
 288   }
 289  }
 290
 291  return 1;
 292 }
 293
 294 int calc_max_extra(d3_lattice *d3_l)
 295 {
 296  int x,y,z;
 297  int off,max=0;
 298
 299  for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 300  {
 301   for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 302   {
 303    for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 304    {
 305     off=x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 306     if(*(d3_l->extra+off)>max) max=*(d3_l->extra+off);
 307    }
 308   }
 309  }
 310
 311  return max;
 312 }
 313
 314 int write_ac_distr(d3_lattice *d3_l,int ac_distr)
 315 {
 316  int fd,x,y,z;
 317  int count,offset;
 318  char file[32];
 319  int si_count;
 320
 321  si_count=d3_l->max_x*d3_l->max_y*SI_PER_VOLUME;
 322  if(ac_distr==1) strcpy(file,"carbon_in_av.plot");
 323  if(ac_distr==2) strcpy(file,"carbon_in_cv.plot");
 324  if(ac_distr==3) strcpy(file,"carbon.plot");
 325  if(ac_distr==4) strcpy(file,"amorphous_volumes.plot");
 326
 327  if((fd=open(file,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 328  {
 329   puts("cannot open plot file");
 330   return -1;
 331  }
 332
 333  for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 334  {
 335   count=0;
 336   for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 337   {
 338    for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 339    {
 340     offset=x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 341     if(ac_distr==1)
 342      if(*(d3_l->status+offset)&AMORPH) count+=*(d3_l->extra+offset);
 343     if(ac_distr==2)
 344      if(!(*(d3_l->status+offset)&AMORPH)) count+=*(d3_l->extra+offset);
 345     if(ac_distr==3) count+=*(d3_l->extra+offset);
 346     if(ac_distr==4)
 347      if(*(d3_l->status+offset)&AMORPH) count+=1;
 348    }
 349   }
 350   if(ac_distr==4) dprintf(fd,"%d %d\n",z*CELL_LENGTH,count);
 351 #ifdef ATPROZ
 352   else dprintf(fd,"%d %f\n",z*CELL_LENGTH,100.0*count/si_count);
 353 #else
 354   else dprintf(fd,"%d %d\n",z*CELL_LENGTH,count/(d3_l->max_x*d3_l->max_y));
 355 #endif
 356  }
 357  close(fd);
 358
 359  return 1;
 360 }
 361
 362 int write_bmp(d3_lattice *d3_l,int window,u32 x,u32 y,u32 z,int max)
 363 {
 364  int fd,i,j,size=0,foo=0,k,sum;
 365  int width=0,height=0;
 366  char bmpfile[MAX_CHARS];
 367  char buf[128];
 368
 369  if(window==1)
 370  {
 371   sprintf(bmpfile,"x-z_%d.bmp",y);
 372   foo=3*d3_l->max_x;
 373   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 374   height=d3_l->max_z;
 375   width=d3_l->max_x;
 376  }
 377  if(window==2)
 378  {
 379   sprintf(bmpfile,"y-z_%d.bmp",x);
 380   foo=3*d3_l->max_y;
 381   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 382   height=d3_l->max_z;
 383   width=d3_l->max_y;
 384  }
 385  if(window==3)
 386  {
 387   sprintf(bmpfile,"x-y_%d.bmp",z);
 388   foo=3*d3_l->max_x;
 389   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_y;
 390   width=d3_l->max_x;
 391   height=d3_l->max_y;
 392  }
 393  if(window==4)
 394  {
 395   sprintf(bmpfile,"x-z_cdistr_%d.bmp",y);
 396   foo=3*d3_l->max_x;
 397   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 398   height=d3_l->max_z;
 399   width=d3_l->max_x;
 400  }
 401  if(window==5)
 402  {
 403   sprintf(bmpfile,"y-z_cdistr_%d.bmp",x);
 404   foo=3*d3_l->max_y;
 405   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 406   height=d3_l->max_z;
 407   width=d3_l->max_y;
 408  }
 409  if(window==6)
 410  {
 411   sprintf(bmpfile,"x-y_cdistr_%d.bmp",z);
 412   foo=3*d3_l->max_x;
 413   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_y;
 414   width=d3_l->max_x;
 415   height=d3_l->max_y;
 416  }
 417  if(window==7)
 418  {
 419   sprintf(bmpfile,"x-z_a_cdistr_%d.bmp",y);
 420   foo=3*d3_l->max_x;
 421   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 422   height=d3_l->max_z;
 423   width=d3_l->max_x;
 424  }
 425  if(window==8)
 426  {
 427   sprintf(bmpfile,"y-z_a_cdistr_%d.bmp",x);
 428   foo=3*d3_l->max_y;
 429   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 430   height=d3_l->max_z;
 431   width=d3_l->max_y;
 432  }
 433  if(window==9)
 434  {
 435   sprintf(bmpfile,"x-y_a_cdistr_%d.bmp",z);
 436   foo=3*d3_l->max_x;
 437   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_y;
 438   height=d3_l->max_y;
 439   width=d3_l->max_x;
 440  }
 441  if(window==10)
 442  {
 443   sprintf(bmpfile,"x-z_c_cdistr_%d.bmp",y);
 444   foo=3*d3_l->max_x;
 445   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 446   height=d3_l->max_z;
 447   width=d3_l->max_x;
 448  }
 449  if(window==11)
 450  {
 451   sprintf(bmpfile,"y-z_c_cdistr_%d.bmp",x);
 452   foo=3*d3_l->max_y;
 453   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 454   height=d3_l->max_z;
 455   width=d3_l->max_y;
 456  }
 457  if(window==12)
 458  {
 459   sprintf(bmpfile,"x-y_c_cdistr_%d.bmp",z);
 460   foo=3*d3_l->max_x;
 461   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_y;
 462   height=d3_l->max_y;
 463   width=d3_l->max_x;
 464  }
 465  if((fd=open(bmpfile,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 466  {
 467   puts("cannot open bmp file");
 468   return -1;
 469  }
 470
 471  /* bmpheader */
 472  buf[0]='B'; /* std header start */
 473  buf[1]='M';
 474  buf[2]=(size+0x36)&0xff; /* file size */
 475  buf[3]=(size+0x36)>>8;
 476  memset(buf+4,0,6);
 477  buf[10]=0x36; /* offset to data */
 478  memset(buf+11,0,3);
 479  buf[14]=0x28; /* length of bmp info header */
 480  memset(buf+15,0,3);
 481  buf[18]=width&0xff; /* width and height */
 482  buf[19]=width>>8;
 483  memset(buf+20,0,2);
 484  buf[22]=height&0xff;
 485  buf[23]=height>>8;
 486  memset(buf+24,0,2);
 487  buf[26]=1; /* # planes -> 1 */
 488  buf[27]=0;
 489  buf[28]=24; /* bits per pixel -> 2^24 (true color) */
 490  buf[29]=0;
 491  memset(buf+30,0,4); /* compression -> none */
 492  buf[34]=size&0xff; /* data size */
 493  buf[35]=size>>8;
 494  memset(buf+36,0,2);
 495  buf[38]=0x12; /* res: pixel/meter */
 496  buf[39]=0x0b;
 497  memset(buf+40,0,2);
 498  buf[42]=0x12;
 499  buf[43]=0x0b;
 500  memset(buf+44,0,2);
 501  memset(buf+46,0,8); /* no colors, no important colors */
 502
 503  if(write(fd,buf,54)<54)
 504  {
 505   puts("failed writing bmp header");
 506   return -1;
 507  }
 508  if(window==1)
 509  {
 510   for(j=0;j<d3_l->max_z;j++)
 511   {
 512    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 513    {
 514     sum=0;
 515     for(k=-2;k<=2;k++)
 516      if(*(d3_l->status+i+(((y+k+d3_l->max_y)%d3_l->max_y)*d3_l->max_x)+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&RED) sum+=0xff;
 517     sum/=5;
 518     memset(buf,(unsigned char)sum,3);
 519     if(write(fd,buf,3)<3)
 520     {
 521      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 522      return-1;
 523     }
 524    }
 525    if(foo%4)
 526    {
 527     memset(buf,0,4-foo%4);
 528     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 529     {
 530      puts("failed writing 4 byte ending");
 531      return -1;
 532     }
 533    }
 534   }
 535  }
 536  if(window==2)
 537  {
 538   for(j=0;j<d3_l->max_z;j++)
 539   {
 540    for(i=0;i<d3_l->max_y;i++)
 541    {
 542     sum=0;
 543     for(k=-2;k<=2;k++)
 544      if(*(d3_l->status+((x+k+d3_l->max_x)%d3_l->max_x)+i*d3_l->max_x+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&RED) sum+=0xff;
 545     sum/=5;
 546     memset(buf,(unsigned char)sum,3);
 547     if(write(fd,buf,3)<3)
 548     {
 549      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 550      return-1;
 551     }
 552    }
 553    if(foo%4)
 554    {
 555     memset(buf,0,4-foo%4);
 556     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 557     {
 558      puts("failed writing 4 byte ending");
 559      return -1;
 560     }
 561    }
 562   }
 563  }
 564  if(window==3)
 565  {
 566   for(j=0;j<d3_l->max_y;j++)
 567   {
 568    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 569    {
 570     if(*(d3_l->status+i+(d3_l->max_y-j-1)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&RED) memset(buf,0xff,3);
 571     else memset(buf,0,3);
 572     if(write(fd,buf,3)<3)
 573     {
 574      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 575      return -1;
 576     }
 577    }
 578    if(foo%4)
 579    {
 580     memset(buf,0,4-foo%4);
 581     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 582     {
 583      puts("failed writing 4 byte ending");
 584      return -1;
 585     }
 586    }
 587   }
 588  }
 589  if(window==4)
 590  {
 591   for(j=0;j<d3_l->max_z;j++)
 592   {
 593    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 594    {
 595     sum=*(d3_l->extra+i+y*d3_l->max_x+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y);
 596     sum=sum*255/max;
 597     memset(buf,(unsigned char)sum,3);
 598     if(write(fd,buf,3)<3)
 599     {
 600      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 601      return-1;
 602     }
 603    }
 604    if(foo%4)
 605    {
 606     memset(buf,0,4-foo%4);
 607     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 608     {
 609      puts("failed writing 4 byte ending");
 610      return -1;
 611     }
 612    }
 613   }
 614  }
 615  if(window==5)
 616  {
 617   for(j=0;j<d3_l->max_z;j++)
 618   {
 619    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 620    {
 621     sum=*(d3_l->extra+x+i*d3_l->max_x+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y);
 622     sum=sum*255/max;
 623     memset(buf,(unsigned char)sum,3);
 624     if(write(fd,buf,3)<3)
 625     {
 626      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 627      return-1;
 628     }
 629    }
 630    if(foo%4)
 631    {
 632     memset(buf,0,4-foo%4);
 633     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 634     {
 635      puts("failed writing 4 byte ending");
 636      return -1;
 637     }
 638    }
 639   }
 640  }
 641  if(window==6)
 642  {
 643   for(j=0;j<d3_l->max_y;j++)
 644   {
 645    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 646    {
 647     sum=*(d3_l->extra+i+(d3_l->max_y-j-1)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y);
 648     sum=sum*255/max;
 649     memset(buf,(unsigned char)sum,3);
 650     if(write(fd,buf,3)<3)
 651     {
 652      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 653      return-1;
 654     }
 655    }
 656    if(foo%4)
 657    {
 658     memset(buf,0,4-foo%4);
 659     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 660     {
 661      puts("failed writing 4 byte ending");
 662      return -1;
 663     }
 664    }
 665   }
 666  }
 667  if(window==7)
 668  {
 669   for(j=0;j<d3_l->max_z;j++)
 670   {
 671    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 672    {
 673     if(*(d3_l->status+i+y*d3_l->max_x+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&RED) sum=*(d3_l->extra+i+y*d3_l->max_x+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y);
 674     else sum=0;
 675     sum=sum*255/max;
 676     memset(buf,(unsigned char)sum,3);
 677     if(write(fd,buf,3)<3)
 678     {
 679      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 680      return-1;
 681     }
 682    }
 683    if(foo%4)
 684    {
 685     memset(buf,0,4-foo%4);
 686     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 687     {
 688      puts("failed writing 4 byte ending");
 689      return -1;
 690     }
 691    }
 692   }
 693  }
 694  if(window==8)
 695  {
 696   for(j=0;j<d3_l->max_z;j++)
 697   {
 698    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 699    {
 700     if(*(d3_l->status+x+i*d3_l->max_x+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&RED) sum=*(d3_l->extra+x+i*d3_l->max_x+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y);
 701     else sum=0;
 702     sum=sum*255/max;
 703     memset(buf,(unsigned char)sum,3);
 704     if(write(fd,buf,3)<3)
 705     {
 706      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 707      return-1;
 708     }
 709    }
 710    if(foo%4)
 711    {
 712     memset(buf,0,4-foo%4);
 713     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 714     {
 715      puts("failed writing 4 byte ending");
 716      return -1;
 717     }
 718    }
 719   }
 720  }
 721  if(window==9)
 722  {
 723   for(j=0;j<d3_l->max_y;j++)
 724   {
 725    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 726    {
 727     if(*(d3_l->status+i+(d3_l->max_y-j-1)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&RED) sum=*(d3_l->extra+i+(d3_l->max_y-j-1)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y);
 728     else sum=0;
 729     sum=sum*255/max;
 730     memset(buf,(unsigned char)sum,3);
 731     if(write(fd,buf,3)<3)
 732     {
 733      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 734      return-1;
 735     }
 736    }
 737    if(foo%4)
 738    {
 739     memset(buf,0,4-foo%4);
 740     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 741     {
 742      puts("failed writing 4 byte ending");
 743      return -1;
 744     }
 745    }
 746   }
 747  }
 748  if(window==10)
 749  {
 750   for(j=0;j<d3_l->max_z;j++)
 751   {
 752    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 753    {
 754     if(!(*(d3_l->status+i+y*d3_l->max_x+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&RED)) sum=*(d3_l->extra+i+y*d3_l->max_x+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y);
 755     else sum=0;
 756     sum=sum*255/max;
 757     memset(buf,(unsigned char)sum,3);
 758     if(write(fd,buf,3)<3)
 759     {
 760      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 761      return-1;
 762     }
 763    }
 764    if(foo%4)
 765    {
 766     memset(buf,0,4-foo%4);
 767     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 768     {
 769      puts("failed writing 4 byte ending");
 770      return -1;
 771     }
 772    }
 773   }
 774  }
 775  if(window==11)
 776  {
 777   for(j=0;j<d3_l->max_z;j++)
 778   {
 779    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 780    {
 781     if(!(*(d3_l->status+x+i*d3_l->max_x+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&RED)) sum=*(d3_l->extra+x+i*d3_l->max_x+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y);
 782     else sum=0;
 783     sum=sum*255/max;
 784     memset(buf,(unsigned char)sum,3);
 785     if(write(fd,buf,3)<3)
 786     {
 787      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 788      return-1;
 789     }
 790    }
 791    if(foo%4)
 792    {
 793     memset(buf,0,4-foo%4);
 794     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 795     {
 796      puts("failed writing 4 byte ending");
 797      return -1;
 798     }
 799    }
 800   }
 801  }
 802  if(window==12)
 803  {
 804   for(j=0;j<d3_l->max_y;j++)
 805   {
 806    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 807    {
 808     if(!(*(d3_l->status+i+(d3_l->max_y-j-1)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&RED)) sum=*(d3_l->extra+i+(d3_l->max_y-j-1)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y);
 809     else sum=0;
 810     sum=sum*255/max;
 811     memset(buf,(unsigned char)sum,3);
 812     if(write(fd,buf,3)<3)
 813     {
 814      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 815      return-1;
 816     }
 817    }
 818    if(foo%4)
 819    {
 820     memset(buf,0,4-foo%4);
 821     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 822     {
 823      puts("failed writing 4 byte ending");
 824      return -1;
 825     }
 826    }
 827   }
 828  }
 829  close(fd);
 830
 831  return 1;
 832 }
 833
 834 int save_to_file(char *sf,d3_lattice *d3_l,info *my_inf)
 835 {
 836  int sf_fd,c;
 837
 838  if((sf_fd=open(sf,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 839  {
 840   puts("cannot open save file");
 841   return -1;
 842  }
 843  if(write(sf_fd,d3_l,sizeof(d3_lattice))<sizeof(d3_lattice))
 844  {
 845   puts("failed saving d3 lattice struct");
 846   return -1;
 847  }
 848  if(write(sf_fd,my_inf,sizeof(info))<sizeof(info))
 849  {
 850   puts("failed saving info struct");
 851   return-1;
 852  }
 853  c=d3_l->max_x*d3_l->max_y*d3_l->max_z;
 854  if(write(sf_fd,d3_l->status,c*sizeof(unsigned char))<c*sizeof(unsigned char))
 855  {
 856   puts("failed saving status of d3 lattice sites");
 857   return -1;
 858  }
 859  if(write(sf_fd,d3_l->extra,c*sizeof(int))<c*sizeof(int))
 860  {
 861   puts("failed saving sites concentration");
 862   return -1;
 863  }
 864  close(sf_fd);
 865
 866  return 1;
 867 }
 868
 869 int load_from_file(char *lf,d3_lattice *d3_l,info *my_inf)
 870 {
 871
 872  int lf_fd,c,pos,end,data,data_len,strip;
 873
 874  if((lf_fd=open(lf,O_RDONLY))<0)
 875  {
 876   puts("cannot open load file");
 877   return -1;
 878  }
 879  if(read(lf_fd,d3_l,sizeof(d3_lattice))<sizeof(d3_lattice))
 880  {
 881   puts("failed reading d3 lattice struct");
 882   return -1;
 883  }
 884  pos=lseek(lf_fd,0,SEEK_CUR);
 885  printf("psition: %d (%d)\n",pos,sizeof(d3_lattice));
 886  data=d3_l->max_x*d3_l->max_y*d3_l->max_z;
 887  data_len=data*(sizeof(int)+sizeof(unsigned char));
 888  printf("there are %d volumes so we need %d of bytes\n",data,data_len);
 889  end=lseek(lf_fd,0,SEEK_END);
 890  c=end-pos-data_len;
 891  printf("end: %d => length: %d => guessed info size: %d bytes\n",end,end-pos,c);
 892  strip=sizeof(info)-c;
 893  printf("as real programs info size is %d, we strip %d bytes\n",sizeof(info),strip);
 894  lseek(lf_fd,pos,SEEK_SET);
 895  c=sizeof(info);
 896  if(strip>0) c-=strip;
 897  if(c<0)
 898  {
 899   puts("info smaller then strip size");
 900   return -1;
 901  }
 902  if(read(lf_fd,my_inf,c)<c)
 903  {
 904   puts("failed reading info struct");
 905   return-1;
 906  }
 907  if(strip>0) memset(my_inf+c,0,strip);
 908  if(strip<0) lseek(lf_fd,(-1*strip),SEEK_CUR);
 909  c=d3_l->max_x*d3_l->max_y*d3_l->max_z;
 910  if((d3_l->status=(unsigned char*)malloc(c*sizeof(unsigned char)))==NULL)
 911  {
 912   puts("cannot allocate status buffer");
 913   return -1;
 914  }
 915  if((d3_l->extra=(int *)malloc(c*sizeof(int)))==NULL)
 916  {
 917   puts("cannot allocate concentration buffer");
 918   return -1;
 919  }
 920  if(read(lf_fd,d3_l->status,c*sizeof(unsigned char))<c*sizeof(unsigned char))
 921  {
 922   puts("failed reading status of d3 lattice sites");
 923   return -1;
 924  }
 925  if(read(lf_fd,d3_l->extra,c*sizeof(int))<c*sizeof(int))
 926  {
 927   puts("failed reading sites concentration");
 928   return -1;
 929  }
 930  close(lf_fd);
 931
 932  return 1;
 933 }
 934
 935 int convert_file(char *cf,d3_lattice *d3_l)
 936 {
 937  int x,y,z;
 938  int c_fd;
 939
 940  if((c_fd=open(cf,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 941  {
 942   puts("cannot open convert file");
 943   return -1;
 944  }
 945  dprintf(c_fd,"# created by nlsop (gnuplot format)\n");
 946  for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 947  {
 948   for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 949   {
 950    for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 951    {
 952     if(*(d3_l->status+x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&AMORPH) dprintf(c_fd,"%d %d %d\n",x,y,z);
 953    }
 954   }
 955  }
 956  close(c_fd);
 957
 958  return 1;
 959 }
 960
 961 int get_c_ratio(double *c_ratio,char *pfile,info *my_info,d3_lattice *d3_l)
 962 {
 963  double all,a,b,d;
 964  int i,k;
 965  int p_fd;
 966  unsigned char buf[32];
 967  char *p;
 968  unsigned char c;
 969
 970  if((p_fd=open(pfile,O_RDONLY))<0)
 971  {
 972   puts("cannot open profile file");
 973   return -1;
 974  }
 975  k=1;
 976  d=0;
 977  all=0;
 978  while(k)
 979  {
 980   for(i=0;i<32;i++)
 981   {
 982    k=read(p_fd,&c,1);
 983    buf[i]=c;
 984    if(c=='\n') break;
 985   }
 986   if(k)
 987   {
 988    p=strtok(buf," ");
 989    a=atof(p)/10; /* nm */
 990    p=strtok(NULL," ");
 991    b=atof(p);
 992    if(a<=d3_l->max_z*CELL_LENGTH) d+=b;
 993    all+=b;
 994   }
 995  }
 996  *c_ratio=d/all;
 997  close(p_fd);
 998
 999  return 1;
1000 }
1001
1002 u32 get_reject_graph(info *my_info,d3_lattice *d3_l,char *file,u32 *graph) {
1003  double a,b;
1004  int i,j,k;
1005  int fd;
1006  char buf[32],*p;
1007  unsigned char *flag;
1008  u32 max;
1009
1010  max=0;
1011  if((fd=open(file,O_RDONLY))<0)
1012  {
1013   puts("cannot open file to calculate rejection graph");
1014   return -1;
1015  }
1016  if((flag=(unsigned char *)malloc(d3_l->max_z))==NULL)
1017  {
1018   puts("cannot malloc flag memory for rejection graph");
1019   return -1;
1020  }
1021  memset(flag,0,d3_l->max_z);
1022  memset(graph,0,d3_l->max_z*sizeof(u32));
1023  /* get fixpoints */
1024  k=1;
1025  while(k)
1026  {
1027   for(i=0;i<32;i++)
1028   {
1029    k=read(fd,&buf[i],1);
1030    if((buf[i]=='\n')||(k==0)) break;
1031   }
1032   if(k)
1033   {
1034    p=strtok(buf," ");
1035    a=atof(p)/10; /* nm */
1036    p=strtok(NULL," ");
1037    b=atof(p);
1038    if(a>d3_l->max_z*CELL_LENGTH) k=0;
1039    else
1040    {
1041     graph[(int)(a/CELL_LENGTH)]=(int)(URAND_MAX/100*b);
1042     flag[(int)(a/CELL_LENGTH)]=1;
1043    }
1044   }
1045  }
1046  /* do (linear) interpolation here! */
1047  i=0;
1048  a=0;
1049  while(i<d3_l->max_z)
1050  {
1051   /* graph[0] is 0! */
1052   j=i;
1053   i++;
1054   while(flag[i]==0&&i<d3_l->max_z) i++;
1055   for(k=j+1;k<i;k++) graph[k]=(int)((k-j)*((int)graph[i]-(int)graph[j])/(i-j))+graph[j];
1056   if(graph[i]>max) max=graph[i];
1057  }
1058
1059  free(flag);
1060
1061 #ifdef DEBUG_INTERPOL_PROFILE
1062  printf("debug: %s (interpolated profile)\n",file);
1063  for(i=0;i<d3_l->max_z;i++) printf("%d %d\n",i,graph[i]);
1064 #endif
1065
1066  return max;
1067 }
1068
1069 int get_amorphous_layer_info(d3_lattice *d3_l,int *sai,int *sacl,int *eacl) {
1070   int i,j,a,oend,nend,count;
1071   unsigned char sacl_is_set=0;
1072   unsigned char eacl_is_set=0;
1073   unsigned char sai_is_set=0;
1074
1075   a=d3_l->max_x*d3_l->max_y;
1076   nend=a;
1077   oend=0;
1078
1079   for(i=0;i<d3_l->max_z;i++) {
1080     count=0;
1081     for(j=oend;j<nend;j++) if(*(d3_l->status+j)&AMORPH) count++;
1082     oend=nend;
1083     nend+=a;
1084     if((count>=A_START*a)&&(!sai_is_set)) {
1085       *sai=i;
1086       sai_is_set=1;
1087     }
1088     if((count>=AC_START*a)&&(!sacl_is_set)) {
1089       *sacl=i;
1090       sacl_is_set=1;
1091     }
1092     if((count<=A_END*a)&&(sacl_is_set)&&(!eacl_is_set)) {
1093       *eacl=i;
1094       eacl_is_set=1;
1095     }
1096     if((eacl_is_set)&&(count>=A_END*a)) eacl_is_set=0;
1097   }
1098   return 1;
1099 }
1100
1101 int main(int argc,char **argv)
1102 {
1103  u32 x,y,z,x_c,y_c,z_c;
1104  int i,j,quit,escape,switchmode,nowait,bmp,ac_distr;
1105  int refresh,resave;
1106  int c_step;
1107  int sai,sacl,eacl;
1108  char s_file[MAX_CHARS];
1109  char s_file_tmp[MAX_CHARS];
1110  char l_file[MAX_CHARS];
1111  char c_file[MAX_CHARS];
1112  char p_file[MAX_CHARS];
1113  char n_e_file[MAX_CHARS];
1114  char convert;
1115  char r_file[MAX_CHARS];
1116 #ifdef USE_DFB_API
1117  char xyz_txt[MAX_TXT];
1118  char status_txt[MAX_TXT];
1119  char conc_txt[MAX_TXT];
1120  char steps_txt[MAX_TXT];
1121  char cc_txt[MAX_TXT];
1122  char a_txt[MAX_TXT];
1123  char s_txt[MAX_TXT];
1124  char ballistic_txt[MAX_TXT];
1125  char carbon_txt[MAX_TXT];
1126  char stress_txt[MAX_TXT];
1127  char r_txt[MAX_TXT];
1128  char zdiff_txt[MAX_TXT];
1129  char diff_txt[MAX_TXT];
1130  char dr_ac_txt[MAX_TXT];
1131  char dose_txt[MAX_TXT];
1132  char mode_txt[MAX_TXT];
1133  char hpi_txt[MAX_TXT];
1134  char srate_txt[MAX_TXT];
1135  char start_ai_txt[MAX_TXT];
1136  char start_acl_txt[MAX_TXT];
1137  char end_acl_txt[MAX_TXT];
1138  char *arg_v[MAX_ARGV];
1139 #endif
1140  d3_lattice d3_l;
1141  info my_info;
1142  unsigned char mode;
1143  //double c_ratio;
1144 #ifdef USE_DFB_API
1145  int max_extra;
1146 #endif
1147  u32 *c_profile;
1148  u32 *n_e_loss;
1149  u32 ne_max,ip_max;
1150  u32 nel_z;
1151
1152  d3_l.max_x=_X;
1153  d3_l.max_y=_Y;
1154  d3_l.max_z=_Z;
1155  my_info.steps=STEPS;
1156  my_info.range=RANGE;
1157  refresh=REFRESH;
1158  resave=RESAVE;
1159  my_info.s=S_D;
1160  my_info.b=B_D;
1161  my_info.c=C_D;
1162  my_info.cc=CC;
1163  my_info.dr_ac=DR_AC;
1164  my_info.diff_rate=DIFF_RATE;
1165  my_info.cpi=CPI;
1166  my_info.s_rate=S_RATE;
1167  nowait=0;
1168  quit=0;
1169  escape=0;
1170  switchmode=0;
1171  c_step=0;
1172  strcpy(s_file,"");
1173  strcpy(l_file,"");
1174  strcpy(c_file,"");
1175  strcpy(p_file,IMP_PROFILE);
1176  strcpy(n_e_file,NEL_PROFILE);
1177  convert=0;
1178  strcpy(r_file,"");
1179  mode=0;
1180  ne_max=0;
1181  ip_max=0;
1182  sai=0;
1183  sacl=0;
1184  eacl=0;
1185
1186 #ifdef MORE_PRINTF
1187  printf("reading argv ...");
1188 #endif
1189
1190  for(i=1;i<argc;i++)
1191  {
1192   if(argv[i][0]=='-')
1193   {
1194    switch(argv[i][1])
1195    {
1196     case 'h':
1197      usage();
1198      return -1;
1199     case 'n':
1200      nowait=1;
1201      break;
1202     case 'x':
1203      d3_l.max_x=atoi(argv[++i]);
1204      break;
1205     case 'y':
1206      d3_l.max_y=atoi(argv[++i]);
1207      break;
1208     case 'z':
1209      d3_l.max_z=atoi(argv[++i]);
1210      break;
1211     case 's':
1212      my_info.steps=atoi(argv[++i]);
1213      break;
1214     case 'd':
1215      refresh=atoi(argv[++i]);
1216      break;
1217     case 'r':
1218      my_info.range=atoi(argv[++i]);
1219      break;
1220     case 'f':
1221      my_info.s=atof(argv[++i]);
1222      break;
1223     case 'p':
1224      my_info.b=atof(argv[++i]);
1225      break;
1226     case 'F':
1227      my_info.c=atof(argv[++i]);
1228      break;
1229     case 'W':
1230      resave=atoi(argv[++i]);
1231      break;
1232     case 'C':
1233      strcpy(l_file,argv[++i]);
1234      if(i<argc-1) if(argv[i+1][0]!='-') strcpy(c_file,argv[++i]);
1235      convert=1;
1236      break;
1237     case 'D':
1238      my_info.dr_ac=atof(argv[++i]);
1239      break;
1240     case 'e':
1241      my_info.diff_rate=atoi(argv[++i]);
1242      break;
1243     case 'L':
1244      strcpy(l_file,argv[++i]);
1245      break;
1246     case 'S':
1247      strcpy(s_file,argv[++i]);
1248      break;
1249     case 'R':
1250      strcpy(r_file,argv[++i]);
1251      break;
1252     case 'P':
1253      strcpy(p_file,argv[++i]);
1254      break;
1255     case 'N':
1256      strcpy(n_e_file,argv[++i]);
1257      break;
1258     case 'g':
1259      strcpy(l_file,argv[++i]);
1260      if(i<argc-1) if(argv[i+1][0]!='-') c_step=atoi(argv[++i]);
1261      break;
1262     case 'H':
1263      my_info.cpi=atoi(argv[++i]);
1264      break;
1265     case 'm':
1266      my_info.s_rate=atoi(argv[++i]);
1267      break;
1268     default:
1269      usage();
1270      return -1;
1271    }
1272   } else usage();
1273  }
1274
1275 #ifdef MORE_PRINTF
1276  printf(" done\n");
1277 #endif
1278
1279  x=d3_l.max_x/2-1;
1280  y=d3_l.max_y/2-1;
1281  z=d3_l.max_z/2-1;
1282
1283 #ifdef NODFB
1284  if(!strcmp(s_file,""))
1285  {
1286   puts("NODFB defined, run with -S option");
1287   return -1;
1288  }
1289 #endif
1290
1291  printf("random api init ...");
1292  if(!strcmp(r_file,"")) rand_init(NULL);
1293  else rand_init(r_file);
1294  printf(" done\n");
1295
1296  if(!strcmp(l_file,""))
1297  {
1298   i=d3_l.max_x*d3_l.max_y*d3_l.max_z;
1299 #ifdef USE_DFB_API
1300   printf("d3 lattice init ...");
1301   d3_lattice_init(&argc,argv,&d3_l);
1302   printf(" done\n");
1303 #endif
1304   if((d3_l.status=(unsigned char *)malloc(i*sizeof(unsigned char)))==NULL)
1305   {
1306    puts("failed allocating status buffer");
1307    return -1;
1308   }
1309   memset(d3_l.status,0,i*sizeof(unsigned char));
1310   if((d3_l.extra=(int *)malloc(i*sizeof(int)))==NULL)
1311   {
1312    puts("failed allocating concentration buffer");
1313    return -1;
1314   }
1315   memset(d3_l.extra,0,i*sizeof(int));
1316  } else
1317  {
1318   printf("loading file ...");
1319   load_from_file(l_file,&d3_l,&my_info);
1320   printf(" done\n");
1321   if(convert)
1322   {
1323    if(!strcmp(c_file,"")) sprintf(c_file,"%s_gnuplot",l_file);
1324    printf("converting file %s to %s\n",l_file,c_file);
1325    convert_file(c_file,&d3_l);
1326    puts("done");
1327    return 1;
1328   }
1329 #ifdef USE_DFB_API
1330   printf("d3 lattice init ...");
1331   d3_lattice_init(&argc,argv,&d3_l);
1332   printf(" done\n");
1333 #endif
1334  }
1335
1336 #ifdef USE_DFB_API
1337  printf("event init ...");
1338  d3_event_init(&d3_l);
1339  printf(" done\n");
1340 #endif
1341
1342 #ifdef USE_DFB_API
1343  strcpy(a_txt,"args:");
1344  sprintf(s_txt,"steps: %d",my_info.steps);
1345  sprintf(dose_txt,"dose: %.2fe+17 C/cm²",my_info.steps*1.0/(d3_l.max_x*d3_l.max_y*CELL_LENGTH*CELL_LENGTH*1000));
1346  sprintf(r_txt,"stress influence range: %d",my_info.range);
1347  sprintf(stress_txt,"stress term: %f",my_info.s);
1348  sprintf(ballistic_txt,"ballistic term: %f",my_info.b);
1349  sprintf(carbon_txt,"carbon term: %f",my_info.c);
1350  sprintf(dr_ac_txt,"a/c diffusion rate: %f",my_info.dr_ac);
1351  sprintf(zdiff_txt,"diffusion in z direction: yes");
1352  sprintf(diff_txt,"diffusion every %d steps",my_info.diff_rate);
1353  strcpy(mode_txt,"view: a/c mode");
1354  sprintf(hpi_txt,"hits per ion: %d",my_info.cpi);
1355  sprintf(srate_txt,"sputter rate (3nm/#c): %d",my_info.s_rate);
1356  get_amorphous_layer_info(&d3_l,&sai,&sacl,&eacl);
1357  sprintf(start_ai_txt,"start of a-inclusions: %d nm (%d)",3*sai,sai);
1358  sprintf(start_acl_txt,"start of a-layer: %d nm (%d)",3*sacl,sacl);
1359  sprintf(end_acl_txt,"end of a-layer: %d nm (%d)",3*eacl,eacl);
1360  arg_v[1]=mode_txt;
1361  arg_v[2]=xyz_txt;
1362  arg_v[3]=status_txt;
1363  arg_v[4]=conc_txt;
1364  arg_v[5]=NULL;
1365  arg_v[6]=steps_txt;
1366  arg_v[7]=cc_txt;
1367  arg_v[8]=NULL;
1368  arg_v[9]=a_txt;
1369  arg_v[10]=s_txt;
1370  arg_v[11]=dose_txt;
1371  arg_v[12]=diff_txt;
1372  arg_v[13]=zdiff_txt;
1373  arg_v[14]=dr_ac_txt;
1374  arg_v[15]=ballistic_txt;
1375  arg_v[16]=carbon_txt;
1376  arg_v[17]=stress_txt;
1377  arg_v[18]=r_txt;
1378  arg_v[19]=hpi_txt;
1379  arg_v[20]=srate_txt;
1380  arg_v[21]=NULL;
1381  arg_v[22]=start_ai_txt;
1382  arg_v[23]=start_acl_txt;
1383  arg_v[24]=end_acl_txt;
1384  arg_v[25]=NULL;
1385 #endif
1386
1387  /* compute graphs for random number rejection method */
1388  printf("random rejection graphs ...");
1389  if((c_profile=(u32 *)malloc(d3_l.max_z*sizeof(unsigned int)))==NULL)
1390  {
1391   puts("failed allocating memory for carbon profile graph");
1392   return -1;
1393  }
1394  if((n_e_loss=(u32 *)malloc(d3_l.max_z*sizeof(unsigned int)))==NULL)
1395  {
1396   puts("failed allocating memory for nuclear energy loss graph");
1397   return -1;
1398  }
1399  ip_max=get_reject_graph(&my_info,&d3_l,p_file,c_profile);
1400  ne_max=get_reject_graph(&my_info,&d3_l,n_e_file,n_e_loss);
1401  printf(" done\n");
1402
1403  if((!strcmp(l_file,""))||(c_step))
1404  {
1405
1406   /* this should be obsolete - z is high enough - we check now! */
1407   if(c_profile[d3_l.max_z-1]!=0)
1408   {
1409    printf("max_z (%d) too small - sputtering not possible\n",d3_l.max_z);
1410    return -1;
1411   }
1412   /* calculate ratio of c_simwindow / c_total */
1413   //if(get_c_ratio(&c_ratio,p_file,&my_info,&d3_l)!=1)
1414   //{
1415   // puts("failed calculating ratio");
1416   // return -1;
1417   //}
1418
1419   /* sputtering realy possible ?*/
1420   if(n_e_loss[d3_l.max_z-1]!=0)
1421    printf("warning: max_z (%d) too small - there may be amorphous volumes\n",d3_l.max_z);
1422
1423 #ifdef DEBUG_RAND
1424  i=0;
1425  while(1)
1426  {
1427 #ifdef DEBUG_CP
1428   printf("%d\n",get_rand_reject(d3_l.max_z,ip_max,c_profile));
1429 #endif
1430 #ifdef DEBUG_NEL
1431   printf("%d\n",get_rand_reject(d3_l.max_z,ne_max,n_e_loss));
1432 #endif
1433 #ifdef DEBUG_NORM
1434   printf("%d\n",get_rand(d3_l.max_z));
1435 #endif
1436  if(i==10000000) return 1;
1437  i++;
1438  }
1439 #endif
1440
1441 #ifdef MORE_PRINTF
1442   printf("starting simulation ... now! :)\n");
1443 #endif
1444
1445   i=(c_step?c_step:0);
1446   while((i<my_info.steps) && (quit==0) && (escape==0))
1447   {
1448 #ifdef MORE_PRINTF
1449    if(i%refresh==0) printf("step: %d\n",i);
1450 #endif
1451    for(j=0;j<my_info.cpi;j++)
1452    {
1453     x_c=get_rand(d3_l.max_x);
1454     y_c=get_rand(d3_l.max_y);
1455     // z_c=get_rand_reject(d3_l.max_z,ne_max,n_e_loss);
1456     z_c=get_rand(d3_l.max_z);
1457     nel_z=URAND_MAX*(1.0*n_e_loss[z_c]/ne_max);
1458     process_cell(&d3_l,x_c,y_c,z_c,&my_info,nel_z);
1459    }
1460    distrib_c(&d3_l,&my_info,i,ip_max,c_profile);
1461 #ifdef USE_DFB_API
1462    if(i%refresh==0)
1463    {
1464     sprintf(xyz_txt,"x: %d  y: %d  z: %d (%d nm)",x+1,y+1,z+1,z*3);
1465     sprintf(status_txt,"status: %c",(*(d3_l.status+x+y*d3_l.max_x+z*d3_l.max_x*d3_l.max_y)&AMORPH)?'a':'c');
1466     sprintf(conc_txt,"carbon: %d",*(d3_l.extra+x+y*d3_l.max_x+z*d3_l.max_x*d3_l.max_y));
1467     sprintf(steps_txt,"step: %d",i);
1468     sprintf(cc_txt,"total c: %d",my_info.cc);
1469     get_amorphous_layer_info(&d3_l,&sai,&sacl,&eacl);
1470     sprintf(start_ai_txt,"start of a-inclusions: %d nm (%d)",3*sai,sai);
1471     sprintf(start_acl_txt,"start of a-layer: %d nm (%d)",3*sacl,sacl);
1472     sprintf(end_acl_txt,"end of a-layer: %d nm (%d)",3*eacl,eacl);
1473     d3_lattice_draw(&d3_l,x,y,z,25,arg_v,mode,0,NULL,0,NULL,0);
1474    }
1475 #endif
1476    if(i%resave==0 && strcmp(s_file,"") && resave!=0 && i!=0)
1477    {
1478     sprintf(s_file_tmp,"%s_%d_of_%d",s_file,i,my_info.steps);
1479     save_to_file(s_file_tmp,&d3_l,&my_info);
1480 #ifdef NODFB
1481     printf("saved %s\n",s_file_tmp);
1482 #endif
1483    }
1484    i++;
1485    if(i%my_info.s_rate==0) sputter(&d3_l);
1486   }
1487  }
1488
1489  if(strcmp(s_file,""))
1490  {
1491    printf("saved %s\n",s_file);
1492    save_to_file(s_file,&d3_l,&my_info);
1493  }
1494
1495 #ifdef USE_DFB_API
1496  /* allocating buffer for pressure values */
1497  printf("allocating buffer for preassure values ...");
1498  if((d3_l.v_ptr=malloc(d3_l.max_x*d3_l.max_y*d3_l.max_z*sizeof(unsigned char)))==NULL)
1499  {
1500   puts("cannot allocate buffer for pressure values");
1501   return -1;
1502  }
1503  printf(" done\n");
1504  /* calc values */
1505  printf("calculating preassure values ...");
1506  calc_pressure(&d3_l,my_info.range);
1507  printf(" done\n");
1508  printf("finding maximum carbon concentration ...");
1509  max_extra=calc_max_extra(&d3_l);
1510  printf(" done\n");
1511
1512  while((quit==0) && (escape==0) && (nowait==0))
1513  {
1514   /* bahh! */
1515   if(switchmode==0) mode=0;
1516   if(switchmode==1) mode=1;
1517   if(switchmode==2) mode=2;
1518   if(switchmode==3) mode=3;
1519   /* end of bahh! */
1520   sprintf(xyz_txt,"x: %d  y: %d  z: %d (%d nm)",x+1,y+1,z+1,z*3);
1521   sprintf(status_txt,"status: %c",(*(d3_l.status+x+y*d3_l.max_x+z*d3_l.max_x*d3_l.max_y)&AMORPH)?'a':'c');
1522   sprintf(conc_txt,"carbon: %d",*(d3_l.extra+x+y*d3_l.max_x+z*d3_l.max_x*d3_l.max_y));
1523   sprintf(steps_txt,"step: end");
1524   sprintf(cc_txt,"total c: %d",my_info.cc);
1525   if(switchmode==0) strcpy(mode_txt,"view: a/c mode");
1526   if(switchmode==1) strcpy(mode_txt,"view: c conc mode");
1527   if(switchmode==2) strcpy(mode_txt,"view: a pressure mode");
1528   if(switchmode==3) strcpy(mode_txt,"view: a/c + profiles mode");
1529   d3_lattice_draw(&d3_l,x,y,z,25,arg_v,mode,max_extra,c_profile,ip_max,n_e_loss,ne_max);
1530   bmp=0;
1531   ac_distr=0;
1532   scan_event(&d3_l,&x,&y,&z,&quit,&escape,&switchmode,&bmp,&ac_distr);
1533   if(bmp) write_bmp(&d3_l,bmp,x,y,z,max_extra);
1534   if(ac_distr) write_ac_distr(&d3_l,ac_distr);
1535  }
1536
1537  d3_lattice_release(&d3_l);
1538 #endif
1539
1540  return 1;
1541 }