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(zhì)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(yī)學物理應用:從常規(guī)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(fā)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(qū)域中,由Bethe-Bloch 公式主導。在低能量區(qū)域應用模型(質(zhì)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(shù)據(jù)的參數(shù)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(zhì)量保證方法,其透明度通過其開源分發(fā)和全球用戶社區(qū)的獨立驗證來暴露,這在非常敏感的醫(yī)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(tǒng)核心程序的調(diào)用。
MCNP使用Fortran語言,適用范圍:可以計算中子、光子和電子的聯(lián)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(shù)據(jù),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(zhì)中輸運過程的數(shù)值計算軟件工具包。特點:Geant4是基于Linux/Unix操作系統(tǒng),它的主要優(yōu)點是源代碼完全開放,用戶可以根據(jù)實際需要更改、擴充Geant4程序,主要用來模擬高能物理現(xiàn)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。
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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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