關(guān)于GPS放射源旋轉(zhuǎn)角度解釋及源抽樣測(cè)試的程序分享

GeneralParticleSource為通用粒子源，在Geant4可以通過宏文件來做復(fù)雜的放射源抽樣，最近幫人模擬伽馬刀（不懂的自行搜索什么是伽馬刀），需要做多源抽樣且放射源的角度需要偏轉(zhuǎn)，查看手冊(cè)《BookForApplicationDevelopers.pdf》的第28頁，如下圖：

這個(gè)rot1和rot2的旋轉(zhuǎn)角度說的很玄乎，也可能是我的數(shù)學(xué)不好，空間思維不夠，沒能理解。在進(jìn)行大量的搜索以后，發(fā)現(xiàn)在全世界的相關(guān)網(wǎng)站上也沒找到這兩個(gè)參數(shù)的具體解釋或者示意圖，最后我就打算自己寫個(gè)程序來測(cè)試一下rot1和rot2的具體含義。

測(cè)試程序部分

第一步

首先需要擁有一個(gè)可以運(yùn)行GPS的程序，這個(gè)程序在以前的文章中講了如何修改，這里就不贅述了，詳細(xì)可以參見：

GPS（通用粒子源）多個(gè)源設(shè)置及資料分享

第二步

擁有可以運(yùn)行GPS的程序之后，我們需要對(duì)放射源發(fā)射的初始位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，找到G4GeneralParticleSource.hh文件，查看里面定義的函數(shù)。

如圖所示GetParticlePostition函數(shù)，通過這個(gè)函數(shù)可以看出GPS可以對(duì)初始粒子的位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的，當(dāng)然里面還有其他函數(shù)，可以統(tǒng)計(jì)諸如：粒子運(yùn)動(dòng)方向，能量、電性等等，有興趣的可以自己研究一下。

第三步

在程序中增加獲取粒子初始位置的代碼，并將位置數(shù)據(jù)保存到文件中，假設(shè)已經(jīng)改好了可以運(yùn)行GPS的程序，如果不熟練，原文鏈接中的百度分享里面提供了測(cè)試程序。

修改方法如下圖，加入紅色方框中的代碼，代碼比較簡(jiǎn)單，不贅述了，直接將三個(gè)坐標(biāo)輸出到position.txt中。

注：需要在開頭加上 #include 以及 #include “G4ThreeVector.hh”

測(cè)試過程部分

數(shù)據(jù)分析使用matlab，程序見原文鏈接中百度云盤分享。

GPS（通用粒子源）多個(gè)源設(shè)置及資料分享中的

ex14.pdf這個(gè)例子中內(nèi)容，如下圖所示

紅色框中箭頭注釋的數(shù)字為 -0.57735，隨便一看就知道，這是-√3/3（負(fù)號(hào)三分之根號(hào)3）。所以推測(cè)這個(gè)應(yīng)該是與正切相關(guān)，但到底是哪兩個(gè)邊的正切值，不得而知。所以就進(jìn)行大量測(cè)試及畫圖，簡(jiǎn)單說明

Source X-Y distribution即沿著Z軸正方向，向Z軸負(fù)方向看，抽樣圓柱型體源在XOY面上的投影，其他兩個(gè)同理

說明及結(jié)論：

使用的放射源為圓柱形體源，半徑為5mm，半高為5mm，中心位于原點(diǎn)，各項(xiàng)同性發(fā)射，為了方便說明，定義rot1 Var1 Var2 Var3

1、圖1為手冊(cè)中默認(rèn)的rot1坐標(biāo)。

2、由圖2、圖3、圖4可知，rot1的偏轉(zhuǎn)角度為Var3/var1的反正切值。且此角度從X正方向開始，在XOZ面內(nèi)沿著逆時(shí)針方向增大。

3、圖5、圖4驗(yàn)證確定旋轉(zhuǎn)角為Var3/Var1反正切值。

下面繪圖解釋：

注意橫軸坐標(biāo)為X軸

對(duì)于rot1 Var1 Var2 Var3，arctan(Var3/Var1) = θ

注意橫軸坐標(biāo)為Y

按說明書上:

rot2的初始坐標(biāo)為 0 .，1.，0.

經(jīng)過對(duì)rot2的大量測(cè)試，過程與過程圖略過，結(jié)論為

rot2的偏轉(zhuǎn)角度為Var3/var2的反正切值。且此角度從Y正方向開始，在YOZ面內(nèi)沿著逆時(shí)針方向增大。

對(duì)于rot2 Var1 Var2 Var3，arctan(Var3/Var2) = φ

原文標(biāo)題：GPS放射源旋轉(zhuǎn)角度解釋及源抽樣測(cè)試程序分享

文章出處：【微信公眾號(hào)：Geant4模擬學(xué)習(xí)交流】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

責(zé)任編輯：haq