Geant4、Garfield++与Degrad的接口用于气体探测器模拟
仪器与探测器
2019-06-26 v3 计算物理
摘要
多年来，人们一直尝试将 Geant4 与其他软件包接口，以模拟气体粒子探测器的完整响应。在此类模拟中，Geant4 始终负责原初粒子产生及在非气体探测器材料中的相互作用。另一方面，Garfield++ 始终处理离子与电子的漂移、通过电子雪崩的放大以及最终的信号产生。对于粒子与气体的电离相互作用，存在不同的选项与物理模型。本文聚焦于如何使用 Geant4、Garfield++（包括其 Heed 与 SRIM 接口）以及 Degrad 在气体中产生电离电子-离子对。在软件上，所提出的思路是利用 Geant4 的物理参数化特性，并将基于 Garfield++ 或 Degrad 的探测器模拟实现为外部模型。借助 Degrad 模型，可详细模拟气体探测器中 X 射线的相互作用，包括光电效应的壳层吸收、随后的俄歇级联、shake-off 与荧光发射。简单的 Garfield++ 模型可用于光子（Heed）、重离子（SRIM）以及相对论带电粒子或 MIP（Heed）。对于非相对论带电粒子，需要更多工作，且必须使用 Geant4/Garfield++ 组合模型。该模型即 Geant4/Heed PAI 模型接口，将 Geant4 PAI 模型与 Heed PAI 模型结合使用。诸如 Geant4 PAI 模型的下产生截断与最低电子能量限制等参数必须正确设置。本文展示了如何针对气体混合物的 W 参数与 Fano 因子的特定值确定这些参数。随后将该 Geant4/Heed PAI 模型接口的模拟结果与独立软件包所得结果进行验证。
引用
@article{arxiv.1806.05880,
title = {Interfacing Geant4, Garfield++ and Degrad for the Simulation of Gaseous Detectors},
author = {Dorothea Pfeiffer and Lennert De Keukeleere and Carlos Azevedo and Francesca Belloni and Stephen Biagi and Vladimir Grichine and Leendert Hayen and Andrei R. Hanu and Ivana Hřivnáčová and Vladimir Ivanchenko and Vladyslav Krylov and Heinrich Schindler and Rob Veenhof},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.05880},
year = {2019}
}