CLAS12 前向标记器示例

本示例展示了来自 clas12-systems 的 CLAS12 前向标记器（FT）几何结构。FT 位于小极角区域，由三个子系统构成：电磁量能器、闪烁体径迹计（hodoscope），以及 Micromegas 径迹探测器。

FT 的几何结构与数字化功能在 clas12-systems 0.3 中提供，需配合 GEMC 0.5 与 pygemc 0.5.0 使用。

快速开始

在 clas12-systems 仓库中，构建几何数据库并运行一次简短的模拟：

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

几何结构

下图所示的几何结构在 geometry_src/ft/geometry.py 中定义，并由 geometry_src/ft/ft.py 构建。FT 构建器将三个子系统组装到同一个 gemc.db 中：

量能器，由 PbWO4 晶体组成的阵列，每块晶体均有包覆层并与一个 APD 耦合，命名为 ft_cal_cr_h<ih>_v<iv>，此外还包含铜制外壳、主板和屏蔽体
径迹计，由闪烁体块组成，按扇区、层和组件命名
径迹探测器，由 Micromegas 圆盘组成，每一层的每一侧均包含 Kapton、光刻胶和环形体

世界体积（一个名为 root 的盒子）包含全部三个子系统。在量能器和径迹探测器处添加了通量探测器，以记录入射粒子通量。

交互式查看器：

物理列表

默认使用 FTFP_BERT，在 YAML 文件中通过 phys_list: FTFP_BERT 选择。

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

生成器

粒子的运动学参数在 YAML 文件中定义：

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

更多信息另请参阅内部生成器文档。

数字化

每个 FT 子系统使用各自的 CLAS12 专用数字化插件。量能器晶体使用 ft_cal，径迹计的闪烁体块使用 ft_hodo，径迹探测器圆盘使用 ft_trk。标识符记录所读出的组件，例如量能器晶体的行和列：

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

用法

构建探测器

使用 geometry_src/ft/ft.py 构建探测器。默认情况下，探测器配置存储在名为 gemc.db 的 SQLite 文件中。

更多信息另请参阅构建几何结构。

运行 GEMC

可使用文件 ft.yaml 运行该探测器配置。添加 -gui 以交互方式运行：

gemc ft.yaml -gui

可根据需要修改 ft.yaml，尤其是添加粒子、控制线程数或更改输出。

运行事件

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

输出

gstreamer 选项用于选择输出文件名和格式：

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

更多信息另请参阅输出文档。

前向标记器读出三个探测器（ft_cal、ft_hodo 和 ft_trk），它们具有不同的标识符结构。下面的分析器示例禁用了通量探测器、径迹计和径迹探测器的真实信息输出与数字化输出，使 CSV 中的数据采用一致的 ft_cal 数据结构。

使用 GEMC 分析器绘图

先运行 GEMC，模拟 2,000 个事件。默认 YAML 文件会写出分析器所需的 CSV 数据流。

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"

绘制每次击中的总沉积能量：

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

FT 每次击中的总沉积能量

绘制击中位置的 y 对 x 分布：

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

FT 击中位置的 y 对 x 分布