使用GEANT4的模拟技术1

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