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什么是Geant4 Geant4仿真工具包的作用

紅心機器人 ? 來源:Geant4模擬學習交流 ? 作者: 強哥同學 ? 2021-08-26 16:42 ? 次閱讀

Geant4 仿真工具包及其低能電磁物理包

Geant4 是一個通用的 Monte Carlo 工具包,用于模擬粒子與物質的相互作用。Geant4 的物理能力可以處理電磁和強子相互作用。通過補充和替代物理模型,可以解決各種醫學物理應用:從常規放射治療到近距離放射治療,從強子治療到 BNCT。

Geant4 低能電磁包為電磁過程提供各種模型,可以擴展到低能量和能量損失的準確定義。低能電子和光子工藝涵蓋了從 100 GeV 到 250 eV 的能量范圍:它們包括光電效應、康普頓散射、瑞利效應、軔致輻射、電離、熒光發射、俄歇效應、光子轉換和極化效應。

對于強子和離子電離,提供了不同的模型,具體取決于能量范圍和粒子電荷。在高能 (E 》 2 MeV) 區域中,由Bethe-Bloch 公式主導。在低能量區域應用模型(質子 E 《 1 keV)自由電子氣模型。在中等能量范圍,部署了基于 Ziegler 和 ICRU 實驗數據的參數化模型。由于材料的分子結構和核效應的修正也同時被考慮到了。

最后但并非最不重要的是,在 Geant4 中應用了廣泛的質量保證方法,其透明度通過其開源分發和全球用戶社區的獨立驗證來暴露,這在非常敏感的醫學領域很重要。

附加閱讀:

EGS使用Mortran語言,適用范圍:它是一個用蒙特卡羅方法模擬在任意幾何中,能量從幾個KeV到幾個TeV的電子-光子簇射過程的通用程序包。特點:具有開放式結構,要求用戶自己編寫用戶程序來完成對源粒子特征的定義、幾何關系處理、結果的記錄和對EGS系統核心程序的調用。

MCNP使用Fortran語言,適用范圍:可以計算中子、光子和電子的聯合輸運問題以及臨界問題,中子能量范圍從10-11MeV至20MeV,光子和電子的能量范圍從1KeV至1000MeV 。特點:程序采用獨特的曲面組合幾何結構,使用點截面數據,程序通用性較強,減小方差技巧是比較多而全的。

GEANT4使用C++語言,適用范圍: Geant4是用于精確模擬粒子在介質中輸運過程的數值計算軟件工具包。特點:Geant4是基于Linux/Unix操作系統,它的主要優點是源代碼完全開放,用戶可以根據實際需要更改、擴充Geant4程序,主要用來模擬高能物理現象,可方便模擬強相互作用、弱相互作用等高能、超高能物理過程。

編輯:jq

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原文標題:Geant4 仿真工具包及其低能電磁物理包

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