基于Geant4的ARGO實驗探測器模擬程序.pdf

1、無論在加速器高能物理還是在宇宙線高能物理的研究中，探測器都是實驗的載體，是發(fā)生實驗現(xiàn)象和產(chǎn)生實驗數(shù)據(jù)的地方，因此，在高能物理實驗?zāi)M工作中，探測器的模擬是致關(guān)重要的，模擬后的探測器的工作情況的好壞將直接影響模擬實驗數(shù)據(jù)。 位于西藏羊八井的ARGO宇宙線觀測站的廣延大氣簇射地面探測實驗采用了由阻性板記數(shù)器（Resistive Plate Chamber，RPC）所組成的“地毯式”探測器陣列，具有高的覆蓋率和很好的時間、空間分辨率的

2、特性，可以對到達(dá)陣列的EAS粒子的時間和空間分布進行較為細(xì)致的測量。其實驗?zāi)繕?biāo)是利用當(dāng)?shù)亓己玫淖匀粭l件以及高海拔地區(qū)優(yōu)勢等研究小范圍內(nèi)的大氣簇射現(xiàn)象，進而研究如宇宙線粒子，γ暴天文，尋找河內(nèi)、外源，在TeV量級上分析宇宙反質(zhì)子豐度等一系列基本問題。高海拔和全覆蓋技術(shù)使得ARGO陣列具有探測小空氣簇射的能力，使其探測閾能可達(dá)到約100GeV，其探測器能區(qū)可以與衛(wèi)星實驗相銜接，并且覆蓋了衛(wèi)星實驗和地面切倫科夫望遠(yuǎn)鏡實驗之間的能區(qū)空白。

3、 在過去幾年，ARGO探測器的模擬是基于Geant3完成的并命名為ARGO-G，Geant3是采用Fortran語言開發(fā)的探測器模擬軟件，也曾被廣泛的應(yīng)用于眾多的高能物理實驗。但隨著面向?qū)ο蟮腃++編程語言的逐漸發(fā)展和被廣泛應(yīng)用，人們意識到，可以基于C++開發(fā)出另一種模擬軟件包來模擬高能物理實驗的探測器，這個模擬軟件包就是Geant4。 本文首先介紹了基于C++開發(fā)的Geant4軟件包以及如何使用Geant4模擬簡單的探測器，

4、主要工作是采用基于C++開發(fā)的Geant4軟件包來模擬ARGO實驗探測器，并通過試運行來測試模擬后的探測器能否達(dá)到預(yù)期的功能和目標(biāo)。模擬過程中將ARGO實驗探測器分成了相對相互獨立的幾個模塊，不同的模塊之間由接口程序來實現(xiàn)聯(lián)接，為了能夠讀取由CORSIKA模擬產(chǎn)生的EAS模擬數(shù)據(jù)，在本程序的事例產(chǎn)生模塊中建立了一個接口程序并命名為“AG4CorsikaInterface”。程序中各個模塊分別為：運行控制參數(shù)管理模塊、幾何信息管理模塊、探

5、測器陣列構(gòu)造模塊、事例產(chǎn)生模塊、靈敏探測器模塊、擊中信息數(shù)字化模塊、觸發(fā)判選模擬模塊和模擬事例輸出模塊等。運行時要先由事例產(chǎn)生模塊中的AG4CorsikaInterface讀取由CORSIKA產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)（主要是EAS粒子的信息），當(dāng)模擬后的粒子進入探測器內(nèi)部，將和探測器內(nèi)的物質(zhì)發(fā)生相互作用，探測器內(nèi)部的靈敏探測器將被擊中并產(chǎn)生擊中信息，記錄這些擊中信息并將其數(shù)字化，然后數(shù)字化的擊中信息被觸發(fā)判選模塊讀取，之后由事例輸出模塊輸出這些事