简介
本文来源于意大利国家核物理研究院INFN的08年的slides。原文名称simulation techniques using geant4,原文主要讲述的是开发geant4用户程序的方法。这里做个笔记包括个人感想
GEANT4介绍------工具包+用户程序
GEANT4提供的是用户程序和工具包,以及若干文档。
GEANT4是一个工具包
这里强调他是一种工具包,英文是TOOLKIT,也就是说,提供的是一些库文件、计算核心以及数据库。而不是提供特定的程序。这样可以带来很强的灵活性, 还能保证G4本身的开发的高度可维护性,这个可维护性是我想的,暂时没找到合适的、强大的根据。由于是工具包, 因此,用户运行程序不能独立于G4内核以及数据库,虽然也有人将模拟的程序集成到其他软件, 可以部分提取G4内核和部分数据库, 但是不如将整个内核与部分数据库提取,经过压缩后, 体积并不大。另外一个关键问题是,由于G4是只提供库文件、内核以及数据库的, 所以用户必须写出自己的代码来, 唯有如此,才能完成特地的任务。
导致的结果
- 不存在G4的默认值
这句话我不太赞同, 现在新版本已经将一些物理过程打包, 具体可以参考心版本的一些例子,他们的调用方式可以看出来这一点。
- 必须提供必要的信息来设置自己的模拟
所谓的必要信息其实就是探测器几何、源粒子发射以及物理模型的构造。
- 必须仔细谨慎选择用哪种工具来使用
指导---提供了许多例子
例子包括novice 和 advance,其实这是老版本的说法,对于新版本,例子novice其实已经删除了,正如文章所说,novice的作用仅仅是帮助用于了解g4。而关键的是advanced,这一部分才是实际应用。因此对于每个学习G4的人,至少都要看看ADVANCED例子。
基本概念
必须做的
- 描述实验设置
- 为模拟的输入提供初始粒子
- 确定使用g4提供的哪些物理模型和粒子,确定模拟精度,
通过设定产生和追踪次级粒子的截断值。
也许想要做的
- 与内核进行交互,从而控制模拟
- 可视化模拟设置或结果
- 产生柱状图,元组tuples等,以便进行进一步分析。
与G4内核交互
geant4默认提供了一些工具可以使用
- 告诉内核关于你的模拟设置
- 单独和内核本身交互
G4提供的用户交互工具是基本类
- 用户可以根据这个创建自己的具体类
- G4可以使用他自己的基本类透明的处理你的派生类,这叫多态性(polymorphism)
用户交互的抽象基类
- 用户派生具体类是强制性的,也就是说用户必须根据这个派生出具体的类
用户交互的具体基类---带有virtual的虚方法
- 这种情况下,用户派生类是可选的。
用户类
初始化类
- G4VUserDetectorConstruction
- G4VUserPhysicsList
行为类
- G4VUserDetectorConstruction
- G4UserRunAction
- G4UserEventAction
- G4UserTrackingAction
- G4UserStackingAction
- G4UserSteppingAction
上述类中的强制类有
- G4VUserDetectorConstruction
用于描述实验设置
- G4VUserPhysicsList
选择想要激活的物理过程
- G4VUserPrimaryGeneratorAction
产生初级粒子