- •1.Теоретические положения
- •1.2. Установка и настройка geant4
- •1.3. Пакет geant4
- •1.4. Основные концепции.
- •Структура управляющей последовательности
- •Спецификатор ширины
- •Спецификатор точности
- •Спецификатор размера
- •Спецификатор типа
- •1.6. Примеры
- •1.7. Конфигурационные файлы и визуализация
- •2. Задания к лабораторной работе
- •3. Контрольные вопросы
- •4. Содержание отчета
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Юго-западный государственный университет»
Кафедра КиТ ЭВС
Методические указания к выполнению лабораторной работы «Методика использования библиотеки программ GEANT4 для расчётов взаимодействия ионизирующих излучений с веществом»
Курск 2012
Цель работы:
- научиться работать с компилятором g++;
- ознакомится с устройством пакета Geant4;
- научиться работать с базовыми возможностями данного пакета;
1.Теоретические положения
1.2.Пакет моделирования взаимодействий излучения с веществом GEANT4.
GEANT4 – это пакет библиотек для моделирования взаимодействия излучения с веществом.
Свое развитие пакет начал в70-х годах прошлого столетия в CERN.
Необходимость появления такого пакета была продиктована увеличением сложности экспериментальных задач и структуры установок. Поэтому все серьезнее становилась проблема математического моделирования как самого процесса прохождения частиц в веществе, так и реакции детекторов установок на различные типы излучения. Моделирование было необходимо для планирования эксперимента и интерпретации его результатов. Трудно сказать, кто первый осознал необходимость такого численного эксперимента, однако, сегодня он считается неотъемлемой частью эксперимента реального.
Пакет включает в себя полный диапазон функций для задания геометрии системы, частиц и необходимых процессов взаимодействия.
Набор реализованных процессов взаимодействия весьма обширен и включает в себя электромагнитные, адронные и оптические процессы, процессы распада, процессы эволюции короткоживущих частиц в диапазоне энергий от 250 эВ до нескольких ТэВ. Пакет позволяет задавать весьма сложную геометрию системы.
Пакет является результатом всемирного сотрудничества физиков и программистов, он создан с использованием объектно-ориентированной технологии и реализован на языке программирования C++.
GEANT4 используется в физике частиц, ядерной физике, проектировании ускорителей и космических аппаратов, в медицинской физике.
GEANT4 является свободным программным обеспечением. Множество информации о нем, а также его исходные коды находятся на официальном веб-сайте [1].
1.2. Установка и настройка geant4
Для учебных целей была сделана сборка операционной системы Ubuntu-10.04-i386 на базе Linux, в которой уже установлены и настроены библиотеки Geant для версии 4.9.5. В каталоге /distrib лежат файлы для установки данной версии Geant, среди которых есть скрипт install.sh. Запустив его на исполнение установится вся программа. При установки данного пакета на другую ОС потребуется подключение к интернет ресурсам, поскольку потребуется установка дополнительных библиотек.
Можно установить программу стандартными средствами. Для этого необходимо скачать с сайта Geant4 [2] пакеты для установки, допустим в каталог geant4-downloads
$ cd /<username>/home $ mkdir geant4-downloads $ cd geant4-downloads $ wget http://geant4.cern.ch/support/source/geant4.9.5.p01.tar.gz |
Создадим рабочий каталог и разархивируем туда данный архив.
$ mkdir work-geant4 $ tar -xzf geant4.9.5.tar.gz -C ~/work-geant4 |
Переходим в директорию ~/work-geant4, в которой уже должна содержаться директория с исходным кодом geant4.9.5 и создадим папку для build - файлов
$ mkdir geant4.9.5-build $ cd geant4.9.5-build |
Если в системе не установлены следующие пакеты, нужно их установить:
cmake
mesa и mesa-devel -- нужны только для трехмерной визуализации (использование OpenGL-графики). Если 3D-визуализация не нужна, можно не устанавливать
Далее нужно запустить cmake, который подготовит все необходимые файлы для компиляции. Добавляя различные флаги, можно повлиять на то, что будет установлено, а что - не будет.
Комментарии к некоторым флагам:
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/<username>/CERN/geant4.9.5-install
Путь к директории, в которой будет установлен Geant4. В нашем случае в папке geant4.9.5 хранится исходный код, в папке geant4.9.5-build все необходимые файлы для компиляции, а в папке geant4.9.5-install -- библиотеки, hh-файлы, и др. вспомогательные файлы.
-DGEANT4_INSTALL_DATA=ON
Автоматическое скачивание и установка библиотек данных (G4NDL и др.). Для использования этой опции нужно подключение к Интернет, позволяющее скачать несколько сотен МБ данных во время установки.
Иногда возникают ошибки при скачивании и установке данных библиотек. Решить проблему можно следующим способом.
Переходим в папку /etc ищем файл hosts, заменяем строки 127.0.0.1 localhost на 127.0.0.1 geant4.cern.ch. Далее установим веб-сервер. Для этого потребуется доступ в интернет. Одним из самых распространенных веб-серверов является apache.
$ sudo apt-get install apache2 |
Запустим сервер
$ /etc/init.d/apache2 start |
Создадим необходимые каталоги на локальном сервере.
$ cd var/www $ mkdir support $ cd support $ mkdir source $ cd source |
Скачиваем с сайта [2] архивы с библиотеками: G4ABLA.3.0.tar.gz, G4EMLOW.6.23.tar.gz, G4NDL.4.0.tar.gz, G4NEUTRONXS.1.1.tar.gz, G4PhotonEvaporation.2.2.tar.gz, G4PII.1.3.tar.gz, G4RadioactiveDecay.3.4.tar.gz, RealSurface.1.0.tar.gz.
$ wget http://geant4.cern.ch/support/source/G4ABLA.3.0.tar.gz $ wget http://geant4.cern.ch/support/source/G4EMLOW.6.23.tar.gz $ wget http://geant4.cern.ch/support/source/G4NDL.4.0.tar.gz $ wget http://geant4.cern.ch/support/source/G4NEUTRONXS.1.1.tar.gz $ wget http://geant4.cern.ch/support/source/G4PhotonEvaporation.2.2.tar.gz $ wget http://geant4.cern.ch/support/source/G4PII.1.3.tar.gz $ wget http://geant4.cern.ch/support/source/G4RadioactiveDecay.3.4.tar.gz $ wget http://geant4.cern.ch/support/source/RealSurface.1.0.tar.gz $ wget http://geant4.cern.ch/support/source/geant4.9.5.p01.tar.gz |
-DGEANT4_USE_OPENGL_X11=ON
Включение 3D-визуализации (требуется OpenGL). Если трехмерная визуализация не нужна, можно не добавлять этот флаг.
Итак, запускаем cmake (не забыв заменить /home/<username> на полный путь к домашней директории):
$ cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/<username>/CERN/geant4.9.5-install -DGEANT4_INSTALL_DATA=ON -DGEANT4_USE_OPENGL_X11=ON ../geant4.9.5 |
Далее
$ make && make install |
Далее происходит сборка и установка программы. Это может происходить до нескольких часов.