آموزش مسیریابی ذرات در تولیکت Geant4
مسیر یابی برابر با مجموعه اقداماتی برای پیدا کردن حرکت یک ذره در درون ماده و ذخیره اطلاعات مورد نظر می باشد. انجام مسیر یابی نیازمند دانستن اطلاعات مختلف ذره می باشد. در این مقاله میخواهیم کلاس های مهم و لازم در مسیر یابی ذره درون تولیکت Geant4 مورد بررسی قرار دهیم.
Table of Contents
Tracking در Geant4
Tracking به مجموعه فرآیندهایی در تولکیت Geant4 که از این به بعد به اختصار به آن Geant4 می گوییم، گفته می شود که مراحل شبیه سازی عبور یک ذره در محیط را شامل می شود. در بحث Tracking به 3 موضوع مهم باید دقت شود :
1. رویداد ( track )
2. مسیر (Track)
3. مسیر یابی (Tracking)
حرکت ذرات در G4 به صورت نیمه کلاسیکی در نظر گرفته می شود. در مدل کلاسیکی وقتی یک تابش وارد محیط می شود خاصیت ذره ای آن مد نظر قرار می گیرد. بنابراین در مدل کلاسیکی یک موقعیت فضا زمانی به صورت ( x , y , z , t ) و یک انرژی مومنتوم به صورت ( px , py ,pz , E ) برای آن در نظر گرفته می شود.
در Geant4 این مدل نظر قرار دارد اما هنگام برخورد ها رفتار کوانتوم مکانیکی آن ها در نظر گرفته می شود. بنابراین می گوییم که رفتار نیمه کلاسیکی مورد استفاده قرار می گیرد. جهت آشنا شدن با فرآیند tracking باید با کمیت های زیر آشناشد.
1) Run
2) Event
3) Particle
4) Track
5) Step
6) Step point
7) Trajectory
8) Trajectory point
ران در Geant4:
ران مجموعه ای از رویداد ها است که برابر با تکرار یک رویداد است. و با دستور زیر مورد استفاده قرار می گیرد.
/run /beam On 1000
در این جا 1000 ذره با مشخصاتی که در قسمت چشمه داده شده است تولید می شود. در هنگام ران هندسه نمی تواند تغییر کند و فیزیک مساله نیز بدون تغییر باقی می ماند.
از چند کلاس G4UserRunAction – G4RunManger – G4Run برای کنترل ران استفاده می شود.
رویداد در Geant4
رویداد اساس شبیه سازی در Geant4 است. در شروع شبیه سازی ذرات تولید می شود. این ذرات درون یک مجموعه قرار داده می شوند ذرات یکی یکی از مجموعه جدا شده و ردیابی می شوند. در صورتی که ذرات ثانویه تولید شوند، این ذرات درون مجموعه قرار داده می شوند این روند تا زمانی که تمام مجموعه خالی شود، ادامه پیدا می کند کلاس G4 Event نشان دهنده یک رویداد است. این کلاس در پایان شبیه سازی اطلاعات زیر است:
مجموعه اطلاعات ذرات اولیه به عنوانورودی
مجموعه مسیر ها و برخورد ها ( به عنوان خروجی )
کلاس G4 Event manager کلاس مدیر است. کلاس G4 User Event Action یک قالب اختیاری است.
ذرات در G4
ذره در G4 حاوی اطلاعاتی است که توسط 3 کلاس نمایش داده می شوند:
1) G4Track : حاوی اطلاعات مثل مکان، اطلاعات هندسی و ... است. این کلاس حاوی اطلاعات ذره ای است که باید ردیابی شود.
2) کلاس G4DynamicParticle : حاوی اطلاعات دینامیک شامل تکانه، انرژی، اسپین و ... است. هر کلاس G4Track کلاس G4DynamicParticle مخصوص به خود را دارد.
3) کلاس G4 Particle Definition : این کلاس اطلاعات استاتیک ذره مثل بار، جرم،عمر و ... دارد.