Cherenkov 示例

本示例展示如何在 GEMC 探测器中激活切伦科夫辐射。 三个辐射体名称只是中性的演示标签。它们的光学常数可能并不符合物理实际，不应被当作真实材料的定义来理解。

你可以在浏览器中运行本示例：

快速开始

将示例复制到当前目录。 要创建几何结构、运行 1 个事件并生成 ROOT 和 CSV 输出文件：

cp -r $GEMC_HOME/examples/optical/cherenkov .
cd cherenkov
./cherenkov.py
gemc cherenkov.yaml -n=1

几何结构

几何结构（如下所示）定义在 cherenkov.py 中。它共产生三种变体： default、mediumIndexRadiator 和 highIndexRadiator。

世界（一个名为 root 的立方体）包含一个 radiator 立方体。辐射体材料取决于所选的变体：

• 一个 gPhotonDetector 探测器，由四个立方体组成（detector_left、detector_right、detector_top 和 detector_bottom）。这样在中心留出一个小孔供束流通过。

交互式查看器：

物理过程列表

YAML 文件默认使用 FTFP_BERT + G4OpticalPhysics。其中的光学物理组件是产生光学光子所必需的。

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: 1000*MeV
    vz: -50*cm

更多信息另请参阅内部发生器文档。

数字化

探测器体的灵敏度在 cherenkov.py 中通过 gPhotonDetector 数字化（GEMC 预置例程之一）来指定。

identifier 用于区分不同的探测器立方体：

backplate.digitization = "gPhotonDetector"
backplate.set_identifier("detector", panel_id)

更多信息请参阅 Flux 文档。

使用方法

构建探测器

使用 Python 脚本 cherenkov.py 构建探测器。默认情况下，设置会存储在一个名为 gemc.db 的 SQLite 文件中。命令行选项可以指定数据库类型、变体和运行编号。

更多信息另请参阅构建几何结构。

运行 GEMC

可以使用 cherenkov.yaml 文件来运行该设置。添加 -gui 可进行交互式运行：

gemc cherenkov.yaml -gui

该 YAML 设置了 g4view.cloudPoints: 60000，使云状风格的体足够稠密，以便渲染几何结构的屏幕截图。

可根据需要修改 cherenkov.yaml，特别是用于添加粒子、控制线程数或更改输出。 gPhotonDetector 数字化即使在光学光子未沉积能量时也会记录它们，因此本示例不需要 recordZeroEdep。

变体

在 YAML 文件中，变体被设置为 mediumIndexRadiator。你可以将其替换为 default 或 highIndexRadiator 来更改材料。例如：

gsystem:
  - name: cherenkov
    variation: highIndexRadiator

不同的辐射体材料会产生不同的光子产额和角度，如下所示。 它们的光学常数均为演示数值，可能并不符合物理实际。 当你希望为每个变体生成单独的输出文件时，可在 gstreamer 文件名中使用变体名称。

左：lowIndexRadiator，中：mediumIndexRadiator，右：highIndexRadiator。

运行事件

输出

gstreamer 选项用于选择输出文件名和格式：

gstreamer:
  - format: csv
    filename: cherenkov

由于 gPhotonDetector 是逐事件的数字化，GEMC 会为每个线程生成一个输出文件。 对于 ROOT 文件，你可以使用 hadd 来合并这些文件。

更多信息另请参阅输出文档。

使用 GEMC Analyzer 绘图

请先运行 GEMC 1 个事件。默认的 YAML 文件会写入 analyzer 的 CSV 数据流。

gemc cherenkov.yaml -n=1

绘制每次击中所沉积的总能量：

gemc-analyzer cherenkov_t0_digitized.csv totEdep --kind csv

绘制击中位置的 y 对 x 分布：

gemc-analyzer cherenkov_t0_true_info.csv --kind csv --data true_info --plot yvsx --bins 80