镜面示例

本示例展示 GEMC 的光学表面（”镜面”）。三个完全相同的 1 GeV 电子穿过一段低折射率气体辐射体， 每个电子都瞄准一块反射板的中心。切伦科夫光子沿每个电子保持在一个狭窄的前向锥内，并落在该电子对应的 反射板上。每块板演示一种不同的镜面定义：

• polished_metal —— 带有显式反射率表的 dielectric_metal / polished / unified 皮肤表面 （skin surface）：典型的金属镀膜镜面；
• rough_metal —— 同样的皮肤表面，但采用 ground 抛光方式：反射进入一个镜面反射瓣 （specularlobe = 1），其模糊程度由 sigmaAlpha 设定；
• semi_transparent —— 一面半镀银镜面，定义为辐射体与其反射板之间的边界表面 （border surface）：60% 的光子被反射，30% 的光子透过反射板（transmittance），10% 被吸收。

每块板将其光子反射回它自己上游的光子探测器面板（使用 gPhotonDetector 数字化，并以其镜面的 颜色绘制），因此各面板看到的条件完全相同，仅反射方式不同。第四块面板在光子穿越半透明板后面一段大间隙 后统计透射的光子。典型的相对光子计数（以平板面板为 1）：

快速开始

将示例复制到当前目录。 要创建几何体、运行 10 个事例并生成 CSV 输出文件，请运行：

cp -r $GEMC_HOME/examples/optical/mirrors .
cd mirrors
./mirrors.py
gemc mirrors.yaml -n=10

几何

几何体在 mirrors.py 中定义。世界体 root 包含一个 1 m^3 的气体辐射体 （radiatorGas，一种折射率约为 1.001 的演示用气体）。辐射体内部包含：

• 位于辐射体中部的三块薄板：两块承载皮肤镜面的铝板，以及半透明板 —— 由辐射体气体制成，以便透射的 光子可以不受干扰地继续前进 —— 由 semi_transparent 边界表面作用于其上；
• 三块上游光子探测器面板，每块与一块反射板对齐，并以其镜面的颜色绘制，收集该板反射的光子；
• 半透明板后面一段长长的透射间隙，填充光学真空（折射率为 1），使电子在间隙中不辐射切伦科夫光， 从而可以看到透射的光子穿越该间隙；
• 位于间隙末端的第四块面板，收集透射的光子。

交互式查看器：

镜面定义

每面镜面都是一个随几何体一同发布的 GMirror：

polished = GMirror("polished_metal")
polished.type = "dielectric_metal"
polished.finish = "polished"
polished.model = "unified"
polished.border = "SkinSurface"
polished.photonEnergy = "2.0*eV 3.0*eV 4.0*eV 5.0*eV 6.0*eV"
polished.reflectivity = "0.90 0.90 0.89 0.88 0.87"
polished.publish(cfg)

各体积通过名称引用它们：

plate.mirror = "polished_metal"

完整的字段参考请参阅镜面文档。

物理

steering card 启用光学物理：

phys_list: FTFP_BERT + G4OpticalPhysics

运行该示例会打印 GEMC 创建的表面：

G4World: created optical surface <mirrors/polished_metal> type <dielectric_metal>,
finish <polished>, model <unified>
G4World: created 3 optical surfaces, attached to 2 skin and 1 border logical surfaces

使用 GEMC Analyzer 绘图

请先用 10 个事例运行 GEMC。默认的 YAML 文件会写出 analyzer 的 CSV 数据流。

gemc mirrors.yaml -n=10

各面板的 y 对 x

下面的图将光学光子的击中位置按 panel 拆分。后方的透射面板单独作为一幅图展示，不与半透明反射 面板的图合并。每幅图上显示的计数是从真信息数据流（true-information stream）中选出的行数。

平板反射面板 计数 = 2,445	粗糙反射面板 计数 = 2,269
半透明反射面板 计数 = 1,681	后方透射面板 计数 = 918