Questo sito documenta GEMC versione 3 e successive. Per le simulazioni CLAS12, usa il repository GEMC2 clas12Tags.

Simulazioni Geant4 basate su database con un’API Python

GEMC è un’applicazione Geant4 basata su database per simulazioni di rivelatori e di trasporto della radiazione. La sua API Python permette di definire configurazioni complesse di rivelatori senza scrivere codice Geant4.

Le descrizioni dei rivelatori restano separate dall’eseguibile: le crei in Python, le memorizzi in database ASCII o SQLite e GEMC le carica durante l’esecuzione per eseguire la simulazione Geant4.

In evidenza

• Definizioni dei rivelatori incentrate su Python
• Anteprima della geometria ed esportazione VTK con pyvista
• Database ASCII e SQLite
• Importazione di geometrie da file GDML e CAD
• Visualizzazione interattiva Geant4/Qt e generazione di immagini fuori schermo
• Rivelatori sensibili integrati: flux, dosimeter, particle_counter e gPhotonDetector
• Output della simulazione in ASCII, CSV, JSON e ROOT
• Generazione di eventi dalla GUI, dalla riga di comando e da file YAML e LUND
• Supporto per i campi magnetici, inclusi campi multipolari e mappe ASCII
• Un modulo Python analyzer per leggere e rappresentare graficamente l’output della simulazione (CSV, ROOT)
• Variazioni della geometria e configurazioni dipendenti dal numero di run

L’obiettivo è aiutare gli utenti a prototipare sistemi di rivelatori senza scrivere un’applicazione Geant4 personalizzata, mentre i plugin C++ consentono di personalizzare la risposta dei rivelatori, i campi magnetici, i generatori di eventi e i formati di output.

Prova GEMC

Non serve alcuna installazione. Clicca su un badge per avviare una sessione JupyterLab nel tuo browser:

	Crea un sistema con un rivelatore semplice e un bersaglio
	Riproduce l'esempio base B2 di Geant4
	Importa mesh di organi STL con la factory CAD e registra la dose per organo
	11 casi di vertice e angolari verificati con grafici Analyzer
	Costruisce solidi di sottrazione, unione e intersezione da volumi componenti riutilizzabili
	Mostra i materiali predefiniti di Geant4, composizioni personalizzate e proprietà ottiche
	48 pale scintillatrici trapezoidali che rivestono un barile cilindrico usando distribute_on_circle
	Illustra l'attivazione della radiazione Cherenkov in un rivelatore GEMC
	Illustra specchi ottici lucidati, ruvidi e semitrasparenti in condizioni identiche
	Focalizza i fotoni ottici con un sottile guscio speculare G4Paraboloid

Immagine del container

Per una sessione JupyterLab locale o su un sistema HPC, usa l’immagine multiarchitettura già pronta:

# Docker
docker run --rm -p 8888:8888 ghcr.io/gemc/binder-tutorials:latest

# Apptainer
apptainer pull gemc-binder-tutorials.sif docker://ghcr.io/gemc/binder-tutorials:latest
apptainer exec gemc-binder-tutorials.sif jupyter lab --ip=0.0.0.0 --no-browser

Galleria 3D interattiva

Ruota la telecamera con la rotellina del mouse o usa i tasti freccia all’interno di ogni miniatura. Clicca sul titolo per consultare la documentazione.

pygemc: l’API Python

L’API Python di GEMC, pygemc, fornisce strumenti per creare database di geometrie e materiali, visualizzare la geometria con pyvista, oltre a gemc-system-template e gemc-analyzer. Lo strumento di analisi può leggere l’output CSV e ROOT di GEMC e tracciare istogrammi delle variabili selezionate.

L’estratto seguente definisce il piano sensibile di flusso a valle del bersaglio. GEMC registra un hit flux ogni volta che una traccia generata attraversa questo volume.

# Place a thin scoring plane downstream of the target.
flux_z = 50
flux_dx = 1
flux_dim = world_size * 0.8

# Define the plane as an air box inside the world volume.
gvolume = GVolume("FluxPlane")
gvolume.mother = "root"
gvolume.description = "Flux Scoring Plane"
gvolume.make_box(flux_dim * 0.5, flux_dim * 0.5, flux_dx * 0.5)
gvolume.material = "G4_AIR"
gvolume.color = "FAFAD2"
gvolume.set_position(0, 0, flux_z)

# Turn the volume into a GEMC flux detector and tag its output column.
gvolume.digitization = "flux"
gvolume.set_identifier("flux_plane", 1)
gvolume.publish(cfg)

Database

Le definizioni dei rivelatori sono memorizzate in database. Un tipico flusso di lavoro prevede un passaggio a cura dell’utente:

Variazioni della geometria

Un rivelatore può essere riutilizzato in più esperimenti, con modifiche alla configurazione come spostamenti dei componenti, cambi di materiale o aggiunte e rimozioni di volumi. GEMC supporta queste versioni della geometria usando stringhe variation e/o numeri run per adattarsi a diverse configurazioni di simulazione.

Ultime notizie

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Integrazione continua

GEMC viene compilato, testato e distribuito come immagini Docker da GitHub CI su diverse piattaforme e su entrambe le architetture ARM64 e AMD64.

gemc

Test
Sanitizer
CodeQL
Distribuzione delle immagini
Tarball dei binari
Tarball per macOS
Release notturna
Pagina iniziale
Pull Docker
Doxygen
Tarball delle release

pygemc

Release di sviluppo notturna
Pubblicazione su PyPI
Test
PyPI

Riferimento bibliografico

Assicurati di citare il seguente articolo se usi GEMC:

M. Ungaro and the CLAS Collaboration, “The CLAS12 Geant4 simulation,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 959, 163422 (2020). https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.163422

BibTeX:

@article{UNGARO2020163422,
  title = {The CLAS12 Geant4 simulation},
  journal = {Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators,
             Spectrometers, Detectors and Associated Equipment},
  volume = {959},
  pages = {163422},
  year = {2020},
  issn = {0168-9002},
  doi = {https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.163422},
  url = {https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900220300279},
  author = {M. Ungaro and {CLAS Collaboration}},
  keywords = {Geant4, GEMC, Simulation, Software, Database, Monte Carlo, CAD, STL, GDML, MYSQL, C++}
}

Bibitem:

\bibitem{UNGARO2020163422}
M. Ungaro and the CLAS Collaboration,
\newblock The CLAS12 Geant4 simulation.
\newblock Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A \textbf{959}, 163422 (2020).
\newblock \doi{10.1016/j.nima.2020.163422}

Codice sorgente e licenza

Il codice sorgente di GEMC è distribuito secondo i termini della Licenza Apache, versione 2.0; consulta NOTICE per le attribuzioni e i riconoscimenti relativi a terze parti. Il software dipende inoltre da componenti di terze parti con licenze separate, tra cui Geant4, CLHEP, Qt, ROOT, SQLite e Assimp.