基于Geant4的ARGO實(shí)驗(yàn)探測(cè)器模擬程序.pdf

1、無(wú)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(cè)器都是實(shí)驗(yàn)的載體，是發(fā)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的地方，因此，在高能物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M工作中，探測(cè)器的模擬是致關(guān)重要的，模擬后的探測(cè)器的工作情況的好壞將直接影響模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 位于西藏羊八井的ARGO宇宙線觀測(cè)站的廣延大氣簇射地面探測(cè)實(shí)驗(yàn)采用了由阻性板記數(shù)器（Resistive Plate Chamber，RPC）所組成的“地毯式”探測(cè)器陣列，具有高的覆蓋率和很好的時(shí)間、空間分辨率的

2、特性，可以對(duì)到達(dá)陣列的EAS粒子的時(shí)間和空間分布進(jìn)行較為細(xì)致的測(cè)量。其實(shí)驗(yàn)?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(shì)等研究小范圍內(nèi)的大氣簇射現(xiàn)象，進(jìn)而研究如宇宙線粒子，γ暴天文，尋找河內(nèi)、外源，在TeV量級(jí)上分析宇宙反質(zhì)子豐度等一系列基本問(wèn)題。高海拔和全覆蓋技術(shù)使得ARGO陣列具有探測(cè)小空氣簇射的能力，使其探測(cè)閾能可達(dá)到約100GeV，其探測(cè)器能區(qū)可以與衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)相銜接，并且覆蓋了衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)和地面切倫科夫望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)之間的能區(qū)空白。

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

4、主要工作是采用基于C++開(kāi)發(fā)的Geant4軟件包來(lái)模擬ARGO實(shí)驗(yàn)探測(cè)器，并通過(guò)試運(yùn)行來(lái)測(cè)試模擬后的探測(cè)器能否達(dá)到預(yù)期的功能和目標(biāo)。模擬過(guò)程中將ARGO實(shí)驗(yàn)探測(cè)器分成了相對(duì)相互獨(dú)立的幾個(gè)模塊，不同的模塊之間由接口程序來(lái)實(shí)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(gè)接口程序并命名為“AG4CorsikaInterface”。程序中各個(gè)模塊分別為：運(yùn)行控制參數(shù)管理模塊、幾何信息管理模塊、探

5、測(cè)器陣列構(gòu)造模塊、事例產(chǎn)生模塊、靈敏探測(cè)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(yùn)行時(shí)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(jìn)入探測(cè)器內(nèi)部，將和探測(cè)器內(nèi)的物質(zhì)發(fā)生相互作用，探測(cè)器內(nèi)部的靈敏探測(cè)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