Ćwiczenie 1
a) Proszę zamienić
materiał z jakiego wykonana jest tarcza z berylu na gęsty kryształ
scyntylatora PbWO4
b) Wydłużyć tarczę
do 30 cm
c)
Zieloną sfere domyślnie zrobić niewidoczną
d) Wizualizować
pozytony na niebiesko
e) Energie pierwotnych elektronów ustawić na
1 GeV
Wskazówki:
a)
PbWO4 znajduje się w wewnętrznej
bazie danych GEANT4 ( o nazwie "G4_PbWO4")
b) Zmieniając długość tarczy zmieńmy także jej pozycje, tak
aby początek tarczy nadal był w punkcie z = 0
d) Wizualizacje śladów zmieniamy w pliku run.mac
e) Energie pierwotnych elektronów zmieniamy w konstruktorze
klasy MyPrimaryGeneratorAction
Proszę
skompilować, uruchomić program i sprawdzić czy w czasie wizualizacji widać wszystkie obiekty jak na
rysunku poniżej.
Poniższe polecenia UI mozna wpisać do makra np.
run2.mac
/vis/open
OGLIQt
/vis/drawVolume
/vis/scene/add/trajectories smooth
/run/beamOn 1
Ćwiczenie 2
Proszę
zaobserwować
jakościowe zmiany w oddziaływaniu z PbWO4 :
a) fotonu; b) mionu; c) protonu
Wskazówki:
Rodzaj generowanej cząstki zmieniamy w konstruktorze
klasy MyPrimaryGeneratorAction
foton - "gamma"
mion - "mu-"
proton - "proton"
Powinniśmy zaobserwować dla fotonu podobną kaskadę jak dla
elektronu oraz prawie całkowity brak produkcji cząstek wtórnych
dla mionu i protonu.
Ćwiczenie 3
Projekt My zawiera tylko oddziaływania elektromagnetyczne zatem dla protonu nie będzie symulacji reakcji jądrowych. Symulowana jest tylko jonizacja i rozpraszanie Coulomba. Proszę dodać oddziaływania hadronowe korzystając z gotowej listy procesów hadronowych o nazwie G4HadronPhysicsQGSP_BERT. Proszę powtórzyć symulacje dla protonu. Ponieważ średnia droga swobodna protonu w PbWO4 wynosi około 20 cm powinniśmy zaobserwować jedną reakcję jądrową, jak na rysunku poniżej. Prawie wszystkie zielone ślady to neutrony.
Wskazówki:
- Klasa G4HadronPhysicsQGSP_BERT
jest klasą pochodna klasy G4VPhysicsConstructor
aby dodać procesy aktywowane w tej klasie należy utworzyć
obiekt tej klasy w funkcji MyPhysicsList::ConstructProcess a
następnie wywołać funkcję składową klasy G4HadronPhysicsQGSP_BERT::ConstructProcess
- Proszę nie zapomnieć o pliku nagłówkowym.
Ćwiczenie 4
a)
Proszę zdefiniować własności optyczne PbWO4 jako przykład
implementacji proszę wykorzystać kod ze strony GEANT'a
GEANT4
User's
Guide
b) skompilować i uruchomić program
sprawdzając, czy własności optyczne PBWO4 zostały poprawnie
zaimplementowane
Wskazówki:
- Własności optyczne materiału zapisane są jako elementy
tablicy G4MaterialPropertiesTable
przypisanej
do obiektu klasy G4Material
za pomocą funkcji SetMaterialPropertiesTable().
Wiersze tablicy G4MaterialPropertiesTable
mają postać pary [słowo-kluczowe
;
wartości] i dodajemy je do tablicy za pomocą funkcji AddConstProperty() gdy wartość jest
jedna lub AddProperty gdy wartość zmienia się wraz z energią
fotonu. Własności scyntylacyjne określamy za
pomocą słów kluczowych:
"SCINTILLATIONYIELD"
średnia
ilość emitowanych fotonów na jednostkę deponowanej
energii w scyntylatorze
"RESOLUTIONSCALE"
współczynnik zwiększający dyspersje
rozkładu liczby fotonów sigma=RES*sqrt(N)
"FASTCOMPONENT"
rozkład widmowy
"szybkich" fotonów
"FASTTIMECONSTANT"
stała czasowa eksponencjalnego rozkładu czasowego
emisji fotonów szybkich
"SLOWCOMPONENT"
i
"SLOWTIMECONSTANT" dla
składowej powolnej.
"YIELDRATIO"
względny udział fotonów szybkich
- Aby sprawdzić jakie wartości są zapisane w tablicy MaterialPropertiesTable można
użyć
funkcji DumpTable()
Ćwiczenie 5
Proszę
aktywować
proces produkcji fotonów optycznych w PbWO4 dla wszystkich
cząstek których ten proces dotyczy:
Wskazówki:
-
Proces ten reprezentowany jest przez klasę G4Scintillation
- Aktywacja tego procesu może wyglądać identycznie jak
aktywacja procesu rozpadu G4Decay w funkcji MyPhysicsList::ConstructGeneral omawianej na
wykładzie. Aby zminimalizować ilość zmian w kodzie można ten
proces aktywować w funkcji ConstructGeneral.
- Proces G4Scintillation ma podobnie jak
proces G4Decay komponentę AtRest oraz PostStep
- Uwaga: 1 GeV
elektron może wyprodukować niewiele mniej niż 200
tysięcy fotonów optycznych w scyntylatorze. Ich
wizualizacja jest prawie niemożliwa. Dlatego przed
uruchomieniem programu proszę zmniejszyć ilość
produkowanych fotonów w scyntylatorze do np.
1/MeV.
- Proszę sprawdzić czy program się kompiluje i czy podczas
wizualizacji widać wszystkie obiekty jak na rysunku
poniżej:
Ćwiczenie 6
Proszę
zaimplementować, zamiast źródła generującego
elektrony w kierunku dodatnim osi Z, izotropowe
punktowe źródło ujemnie naładowanych mionów.
Proszę deaktywować (zakomentować aktywacje) procesu scyntylacji i
zwiększyć ilość generowanych przypadków do 100.
Wskazówki:
- Aby z przypadku na przypadek zmieniać kinematykę początkowych
cząstek musimy w funkcji MyPrimaryGeneratorAction::GeneratePrimaries
"wylosować"
odpowiednie wartości i użyć funkcji typu Set
- Do losowania proszę użyć funkcji G4UniformRand(), generującej
liczbę z przedziału [0,1] z rozkładu jednorodnego, zadeklarowanej w Randomize.hh . GEANT ma zdefiniowane globalnie stałe matematyczne (pi,
twopi)
- Proszę pamiętać, że wylosowanie kąta polarnego i azymutalnego z
rozkładów jednorodnych NIE
generuje rozkładu izotropowego.