文|梁佐佐

Geant4，是模擬輻射粒子與物質相互作用的可靠軟件工具，有著豐富的物理過程截面庫，涉及中子、伽瑪(X)、電子、質子、各種重離子乃至可衰變核素等各種輻射粒子。

模擬的意義在于通過計算機平臺工具去模仿真實的物理實際場景，我們在做實驗的時候想得到怎樣的信息，那么我們同樣想在Geant4中得到同樣的信息。比如，當你仰望星空時，會有很多宇宙射線打在你的眼睛上，即便你的大腦不知道，你的眼睛是知道的；通過Geant4模擬，可以：a.模擬出宇宙射線的成分和特性，b.模擬出眼睛的材料，c.模擬出宇宙射線與眼睛材料的物理反應過程，d.最終模擬結果給出平均每秒鐘有多少個伽瑪射線與眼睛發生相互作用，平均沉積的能量是多少，甚至是多少個中微子與眼睛相互作用等等所有可能的物理信息。

當然了，模擬的結果是不可能與實際實驗一模一樣的(越近似越準確)，但是做定性的考量是沒有問題的，比如通過Geant4模擬的手段，你可以輕易比較出一斤重的鐵比一斤重的棉花更能有效地捕獲吸收輻射粒子=?=。

那么，讓我們從B1例子出發，探討核輻射探測器的Geant4模擬。Geant4物理模擬的初衷在于仿照真實的物理實驗場景，通過各種物理反應過程截面的蒙特卡羅抽樣來模擬真實的物理過程。

下圖所示為實驗場景到Geant4模擬環境的對應關系。Geant4是用C++語言編寫的，鑒于C++中類與對象的靈活運用，可以把整個實驗物理過程拆分為幾大部分，每個部分都是一個獨立的對象，對象之間也可以互相調用。在Geant4模擬中，最需要用戶費心思的地方多在于所感興趣的物理信息抽取與統計，在實驗場景中，電子學信號的讀出同樣也是最復雜的那部分。

B1例子的基本解讀：物理幾何模型如下圖所示，半透明藍色方盒子填充為水，內部的兩個體積分別填充了人體組織和骨骼的材料，射線源，即仿照拍攝X光片或者質子(重離子)治療的場景，射線束為平行伽瑪射線或者質子束，射線束打向整個方盒子；目的在于，計算在入射多個(比如100個)射線/粒子后，骨骼材質的棱臺所吸收的劑量是多少。從中我們可以大致了解一下幾點：

a.?這是個關于醫用、輻射劑量評估的模擬

b.?Geant4模擬可以定義各種形狀的幾何體，幾何體的材料可以設置

c.?射線束/粒子源可以自定義

d.?我們可以通過Geant4模擬得到真實實驗場景中輻射沉積能量，也就是劑量

B1的源文件列表

下面兩個圖所示為Geant4執行過程中的信息流的控制，細心的讀者會發現為啥沒有列出幾何體和物理過程？其實嘛，是題主目前能力有限啦，沒有把握一下子把所有函數囊括概述。幾何體的構建和物理過程一旦初始化，它們的信息就會固定，這么安排是為了方便大家理解Geant4是怎樣管理信息流的。當然了，更詳細的框圖以后會涉及的。

在B1例子中，統計計算幾何體Shape2吸收劑量的過程的核心在于：抽取Step中所感興趣的信息，即判斷當前Step是否在Shape2中，如果在，并且沉積能量大于0，則將沉積能量累加給當前Event的一個統計變量A，在當前Event結束時，再將A統計給當前Run，在當前Run結束時，通過計算總沉積能量與Shape2的質量比值來得到吸收劑量。

B1例子中幾乎每行代碼的注釋大致給出：

網盤鏈接: https://pan.baidu.com/s/1s5TMQ9wR4uh0_5XMlRqp_A提取碼: 9frw

總結

以上是生活随笔為你收集整理的geant4 射线源定义_Geant4入门讲解篇-1的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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