CLAS12 高阈值切伦科夫计数器示例

本示例展示了来自 clas12-systems 的 CLAS12 高阈值切伦科夫计数器（HTCC）几何结构。它将 GEMC 原生反射镜光学系统与通过 gcad 功能加载的 CAD 网格相结合。这两套系统都存储在同一个 SQLite 数据库中。

HTCC 几何结构和数字化功能在 clas12-systems 0.3 中提供，配合 GEMC 0.5 和 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/htcc
./htcc.py
gemc htcc.yaml -n=1

几何结构

下图所示的几何结构定义在 geometry_src/htcc/geometry.py 中，由 geometry_src/htcc/htcc.py 统筹构建。原生构建器移植了原始 clas12Tags Perl 脚本（气体几何体、窗、48 个椭圆反射镜和 48 个光电倍增管），而三个束流线锥体则作为 CAD 网格导入。原生几何记录使用 htcc SQLite 系统，网格记录使用独立的 htcc_cad CAD 系统。两者共享同一个数据库、变体和运行编号，因此单个 gemc.db 即可加载完整的探测器。

世界体（一个名为 root 的盒子）包含：

通过多锥体布尔运算构建的 htcc 气体几何体，以及 htccEntryWindow 和 htccExitWindow
从多锥体筒体中切割出的 48 个椭圆反射镜段，记录中指定了 htcc_AlMgF2 光学表面
名为 pmt_<ring>sector<sector><half> 的光电倍增管，每个扇区按两个半扇区分别读出
共用 htcc_AlMgF2 反射镜表层的 Winston 锥抛物面壳体
放置于 root 下的 CAD 束流线锥体（htccCone、htccMollerCone、htccMollerConeExt）

交互式查看器：

物理列表

HTCC 是一种切伦科夫探测器，因此必须产生并跟踪光学光子。YAML 文件通过 phys_list: FTFP_BERT + G4OpticalPhysics 选择 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

生成器

粒子的运动学参数在 YAML 文件中定义：

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

更多信息另见内部生成器文档。

数字化

光电倍增管使用 CLAS12 专用的 htcc 数字化插件。标识符记录扇区、反射镜环以及该管所读出的半扇区：

pmt.digitization = "htcc"
pmt.set_identifier("sector", sector, "ring", ring, "half", hindex)

用法

构建探测器

使用 geometry_src/htcc/htcc.py 构建探测器。该脚本定义材料和反射镜表面，发布原生 htcc 几何体，并将三个束流线锥体作为 CAD 网格发布到 htcc_cad 系统。默认情况下，两套系统都存储在一个名为 gemc.db 的 SQLite 文件中。

更多信息另见构建几何结构。

运行 GEMC

可使用 htcc.yaml 文件运行此配置。添加 -gui 可交互式运行：

gemc htcc.yaml -gui

可根据需要修改 htcc.yaml，尤其是添加粒子、控制线程数或更改输出。

运行事件

CLAS12 HTCC simulation: generated electrons crossing the high-threshold Cherenkov counter geometry.

输出

gstreamer 选项用于选择输出文件名和格式：

gstreamer:
  - format: csv
    filename: htcc
  - format: hipo
    filename: htcc

更多信息另见输出文档。

使用 GEMC 分析器绘图

先运行 GEMC，模拟 2,000 个事件。默认的 YAML 文件会写出供分析器使用的 CSV 数据流。

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

绘制每次击中沉积的总能量：

gemc-analyzer htcc_t0_true_info.csv totalEDeposited --kind csv --data true_info

htcc 每次击中沉积的总能量

绘制击中位置的 y 对 x 分布：

gemc-analyzer htcc_t0_true_info.csv --kind csv --data true_info --plot yvsx --bins 80

htcc 击中位置的 y 对 x 分布