CLAS12 低阈值契伦科夫计数器示例

本示例展示来自 clas12-systems 的 CLAS12 低阈值契伦科夫计数器（LTCC）几何结构。它将原生的 GEMC 镜面光学系统与通过 gcad 功能加载的 CAD 网格结合在一起。两套系统都存储在同一个 SQLite 数据库中。

LTCC 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 和 pygemc 0.5.0 使用。

快速上手

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/ltcc
./ltcc.py
gemc ltcc.yaml -n=1

几何结构

如下图所示，几何结构定义在 geometry_src/ltcc/geometry.py 中，并由 geometry_src/ltcc/ltcc.py 统筹编排。原生构建器移植了最初的 clas12Tags perl 脚本（镜面形状、PMT 和铁屏蔽层），而反射式 Winston 锥和机械框架则作为 CAD 网格导入。原生行使用 ltcc SQLite 系统，网格行则使用独立的 ltcc_cad CAD 系统。两者共享同一个数据库、variation 和 run，因此一个 gemc.db 即可加载完整的探测器。

世界（一个名为 root 的盒子）为六个扇区中的每一个包含：

一个名为 ltccS<sector> 的气体母楔形体，容纳该扇区的光学元件
以 ltcc_AlMgF2 光学表面记录的柱面、双曲面和椭球面镜段
名为 pmt_s<sector><side>_<n> 的光电倍增管，在每个镜段的左侧和右侧读出
覆盖 Winston 锥外表面的 5 mm 铁屏蔽层
作为 copyOf 放置复用的 CAD Winston 锥（WC_S、WC_M、WC_L）和框架网格

交互式查看器：

物理列表

LTCC 是一种契伦科夫探测器，因此必须产生并追踪光学光子。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

发生器

粒子运动学在 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

更多信息另见内部发生器文档。

数字化

光电倍增管使用 CLAS12 专用的 ltcc 数字化插件。标识符记录扇区、PMT 所在侧以及该管所读出的镜段：

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

使用方法

构建探测器

使用 geometry_src/ltcc/ltcc.py 构建探测器。该脚本定义材料和镜面，发布原生的 ltcc 体积，从 stls/cad__default.yaml 上传 ltcc_cad 系统的 CAD 定义，并添加 CAD 的 copyOf 放置。默认情况下，两套系统都存储在名为 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 ltcc.yaml 文件运行该配置。添加 -gui 以交互方式运行：

gemc ltcc.yaml -gui

可按需修改 ltcc.yaml，特别是用于添加粒子、控制线程数或更改输出。

运行事件

CLAS12 LTCC simulation: generated electrons crossing the low-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: ltcc
  - format: hipo
    filename: ltcc

更多信息另见输出文档。

使用 GEMC 分析器绘图

首先运行 GEMC 进行 2,000 次事件模拟。默认的 YAML 文件会写出分析器 CSV 流。

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

ltcc total energy deposited per hit

绘制击中位置的 y 对 x 分布：

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

ltcc y vs x hit positions