GEANT4 模拟中通过限制平面进行粒子生成及其在宇宙线缪子层析潜在应用

在本研究中，为解决 GEANT4 模拟中缪子层析应用的粒子生成过程中的角度复杂性，我们展示了一种非常规方法，其依赖于通过从生成位置到限制区域的矢量构造实现方向限制，而非使用特定角分布或区间。换言之，我们倾向于一种由矢量决定的动量方向，该矢量构建于在生成点/平面上随机选取的初始点与在限制平面上任意选取的后续点之间，限制平面尺寸与感兴趣体积（VOI）的基底横截面相同。基于此类生成方案的设置，我们通过保持直接依赖于 VOI 几何形状以及有限尺寸层析系统限制平面垂直位置的角度差异来优化粒子损失。我们针对一组目标材料（包括铝、铜、铁、铅与铀，尺寸为 40$\times$10$\times$40 $\rm cm^{3}$）在三个不同位置的限制平面上，使用 0.1 至 8 GeV 间的离散能谱展示了我们的策略，并计算了散射角、吸收数与粒子损失。根据我们的模拟结果，我们表明通过限制平面进行粒子生成是一种有效策略，对 GEANT4 模拟中多种计算目标具有灵活性。