Esempio di contatore Cherenkov a bassa soglia di CLAS12

Questo esempio mostra la geometria del contatore Cherenkov a bassa soglia (LTCC) di CLAS12 disponibile in clas12-systems. Combina l’ottica nativa degli specchi di GEMC con mesh CAD caricate tramite la funzionalità gcad. Entrambi i sistemi sono memorizzati in un unico database SQLite.

La geometria e la digitizzazione dell’LTCC sono disponibili in clas12-systems 0.3 con GEMC 0.5 e pygemc 0.5.0.

Avvio rapido

Dal repository clas12-systems, genera il database della geometria ed esegui una breve simulazione:

cd $GEMC_HOME/../clas12-systems/geometry_src/ltcc
./ltcc.py
gemc ltcc.yaml -n=1

Geometria

La geometria, mostrata di seguito, è definita in geometry_src/ltcc/geometry.py e orchestrata da geometry_src/ltcc/ltcc.py. I costruttori nativi sono un porting degli script Perl originali di clas12Tags (forme degli specchi, PMT e schermature in ferro), mentre i coni Winston riflettenti e il telaio meccanico sono importati come mesh CAD. Le righe dei volumi nativi usano il sistema SQLite ltcc e le righe delle mesh usano il sistema CAD separato ltcc_cad. Entrambi condividono lo stesso database, la stessa variante e lo stesso run, quindi un unico gemc.db carica il rivelatore completo.

Il volume mondo (un parallelepipedo chiamato root) contiene, per ciascuno dei sei settori:

un volume madre a cuneo riempito di gas chiamato ltccS<sector> che contiene l’ottica di quel settore
segmenti di specchio cilindrici, iperbolici ed ellittici definiti con la superficie ottica ltcc_AlMgF2
tubi fotomoltiplicatori chiamati pmt_s<sector><side>_<n>, con lettura a sinistra e a destra di ciascun segmento
schermature in ferro da 5 mm che coprono la faccia esterna dei coni Winston
coni Winston CAD (WC_S, WC_M, WC_L) e mesh del telaio riutilizzate come posizionamenti copyOf

Visualizzatore interattivo:

Lista di fisica

L’LTCC è un rivelatore Cherenkov, quindi i fotoni ottici devono essere prodotti e tracciati. Il file YAML seleziona FTFP_BERT + G4OpticalPhysics con phys_list: FTFP_BERT + G4OpticalPhysics.

phys_list

The physics list can be selected using the option
gemc -phys_list <value>
where <value> can be a combination of the Geant4 physics constructors separated by the + sign. For example
gemc -phys_list="FTFP_BERT + G4NeutronCrossSectionXS"
To see a list of the available Geant4 constructors:
gemc -showPhysics

Generatore

La cinematica delle particelle è definita nel file YAML:

gparticle:
  - name: e-
    p: 5000*MeV
    delta_p: 1*GeV
    theta: 25*deg
    delta_theta: 15*deg
    randomThetaModel: cosine
    phi: 60*deg
    delta_phi: 180*deg

Vedi anche la Documentazione del generatore interno per altri dettagli.

Digitizzazione

I tubi fotomoltiplicatori usano il plugin di digitizzazione ltcc specifico di CLAS12. Gli identificatori registrano il settore, il lato del PMT e il segmento di specchio da cui il tubo raccoglie il segnale:

pmt.digitization = "ltcc"
pmt.set_identifier("sector", sector, "side", side_id, "segment", n)

Utilizzo

Costruzione del rivelatore

Usa geometry_src/ltcc/ltcc.py per costruire il rivelatore. Lo script definisce i materiali e le superfici degli specchi, pubblica i volumi nativi ltcc, carica le definizioni CAD per il sistema ltcc_cad da stls/cad__default.yaml e aggiunge i posizionamenti CAD copyOf. Per impostazione predefinita, entrambi i sistemi sono memorizzati in un file SQLite chiamato gemc.db.

Vedi anche la Costruzione della geometria per altri dettagli.

Esecuzione di GEMC

Il file ltcc.yaml può essere usato per eseguire la simulazione con questa configurazione. Aggiungi -gui per l’esecuzione interattiva:

gemc ltcc.yaml -gui

Modifica ltcc.yaml secondo necessità, in particolare per aggiungere particelle, controllare il numero di thread o cambiare l’output.

Esecuzione degli eventi

CLAS12 LTCC simulation: generated electrons crossing the low-threshold Cherenkov counter geometry.

Output

L’opzione gstreamer seleziona i nomi dei file di output e i formati:

gstreamer:
  - format: csv
    filename: ltcc
  - format: hipo
    filename: ltcc

Vedi anche la Documentazione dell’output per maggiori informazioni.

Creazione di grafici con l’analizzatore GEMC

Esegui prima GEMC con 2.000 eventi. Il file YAML predefinito scrive i flussi CSV dell’analizzatore.

gemc ltcc.yaml -n=2000 -no_field=all -plugin_path=/opt/projects/gemc/clas12-systems/build

Traccia l’energia totale depositata per hit:

gemc-analyzer ltcc_t0_true_info.csv totalEDeposited --kind csv --data true_info

Energia totale depositata per hit nell'LTCC

Traccia le posizioni degli hit, y in funzione di x:

gemc-analyzer ltcc_t0_true_info.csv --kind csv --data true_info --plot yvsx --bins 80

Posizioni degli hit nell'LTCC, y in funzione di x