CLAS12 Forward Tagger の例

この例では、clas12-systems に含まれる CLAS12 Forward Tagger (FT) のジオメトリを紹介します。FT は小さな極角の位置に配置され、電磁カロリメータ、シンチレータホドスコープ、Micromegas トラッカーという 3 つのサブシステムで構成されています。

FT のジオメトリとデジタイズは、GEMC 0.5 および pygemc 0.5.0 と組み合わせて clas12-systems 0.3 で利用できます。

クイックスタート

clas12-systems リポジトリで、ジオメトリデータベースをビルドして短いシミュレーションを実行します。

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

ジオメトリ

以下に示すジオメトリは geometry_src/ft/geometry.py で定義され、geometry_src/ft/ft.py によってビルドされます。FT ビルダーは 3 つのサブシステムをまとめて単一の gemc.db に格納します。

カロリメータ：PbWO4 結晶のマトリクスで、各結晶はラッピングされて APD に結合されており、 ft_cal_cr_h<ih>_v<iv> という名前が付けられます。銅製ハウジング、マザーボード、遮蔽ボリュームも含まれます
ホドスコープ：セクター、レイヤー、コンポーネントごとに名前が付けられたシンチレータタイル
トラッカー：各レイヤーの両側にカプトン、フォトレジスト、リングのボリュームを備えた Micromegas ディスク

ワールド（root という名前のボックス）には、これら 3 つのサブシステムがすべて含まれます。入射粒子のフラックスを記録するために、カロリメータとトラッカーにフラックス検出器が追加されています。

インタラクティブビューア：

物理リスト

デフォルトでは FTFP_BERT が使用され、YAML ファイルで phys_list: FTFP_BERT によって選択されます。

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

ジェネレータ

粒子の運動学的条件は YAML ファイルで定義されます。

gparticle:
  - name: e-
    p: 2000*MeV
    theta: 3*deg
    phi: 10*deg
    delta_phi: 180*deg

詳細については内部ジェネレータのドキュメントも参照してください。

デジタイズ

各 FT サブシステムは、それぞれ独自の CLAS12 固有のデジタイズプラグインを使用します。カロリメータ結晶は ft_cal、ホドスコープタイルは ft_hodo、トラッカーディスクは ft_trk を使用します。識別子には読み出すコンポーネントが記録されます。例えば、カロリメータ結晶の行と列は次のように指定します。

digitization="ft_cal",
identifiers=("ih", ix, "iv", iy),

使い方

検出器のビルド

geometry_src/ft/ft.py を使って検出器をビルドします。デフォルトでは、セットアップは gemc.db という名前の SQLite ファイルに保存されます。

詳細についてはジオメトリのビルドも参照してください。

GEMC の実行

ft.yaml ファイルを使ってセットアップを実行できます。インタラクティブに実行するには -gui を追加します。

gemc ft.yaml -gui

必要に応じて ft.yaml を変更します。特に、粒子の追加、スレッド数の制御、出力の変更などを行います。

イベントの実行

CLAS12 FT simulation: generated electrons crossing the forward tagger geometry.

出力

gstreamer オプションで出力ファイル名とフォーマットを選択します。

gstreamer:
  - format: csv
    filename: ft
  - format: hipo
    filename: ft

詳細については出力ドキュメントも参照してください。

Forward Tagger は、異なる識別子構造を持つ 3 つの検出器（ft_cal、ft_hodo、ft_trk）を読み出します。以下のアナライザの例では、フラックス、ホドスコープ、トラッカーの各検出器について真値情報の出力とデジタイズ出力を無効にし、CSV に一貫した ft_cal スキーマが含まれるようにしています。

GEMC アナライザによるプロット

まず 2,000 イベントで GEMC を実行します。デフォルトの YAML ファイルはアナライザの CSV ストリームを書き出します。

gemc ft.yaml -n=2000 -no_field=all -plugin_path=/opt/projects/gemc/clas12-systems/build \
  -no_true_info="flux ft_hodo ft_trk" -no_digitized="flux ft_hodo ft_trk"

ヒットごとの総付与エネルギーをプロットします。

gemc-analyzer ft_t0_true_info.csv totalEDeposited --kind csv --data true_info

ft のヒットごとの総付与エネルギー

ヒット位置の y 対 x をプロットします。

gemc-analyzer ft_t0_true_info.csv --kind csv --data true_info --plot yvsx --bins 80

ft のヒット位置の y 対 x