Muography のための Geant4 example ソースファイル
作成者：吉原 (2018.9.30 作成)

• Mac OS High Sierra
• Geant4 10.04 (古いバージョンの Geant4 だと cmake が通らない可能性がある)

以下のURLを参照して、インストールする。（ついでにPyROOTも使えるようにしておくと良い） http://osksn2.hep.sci.osaka-u.ac.jp/~taku/osx/install_root.html

以下のURLを参照して、インストールする。
https://qiita.com/takenawa/items/3158afc19aaaffd767c5

まず、ソースファイルをダウンロードする。Terminal で下のコマンドを打つ。

$ git clone https://github.com/yoshihara-yuli/geant4-example_muon

上のコマンドでエラーが出た人は、brew で事前に git をインストールする。(brew install git)

次に、ダウンロードしたディレクトリに移動して、ビルド用ファイル(build/)を作成して、そこでソースファイルをcmake(gcmake)してから、ビルド(make)する。

$ cd geant4-example_muon
$ mkdir build
$ cd build
$ gcmake ../source
$ make -j4

gcmake は、Geant4 インストールの参考 URL を元に設定する。 （あるいは、普通に cmake をしても良い。)

そうすると、実行ファイル ./mu が生成される。

実行ファイルを実行する前に、bench/ に入っているマクロファイルを build/ 下にコピーしてくる。

$ cp ../bench/* .
$ ./mu

これで、GUI（Qt）が立ち上がる。

• source/の中にあるファイルに変更を加えたら、必ず make -j4 をする(そうでなければ実行ファイルが更新されない)
• source/の中にあるファイルの削除やファイル名の変更、あるいは新規ファイルの追加を行なった場合は、build/ の中身をすべて削除したのち、再び cmake(gcmake)から行う。

ジオメトリ(検出器など)やソース(線源)の確認のために、GUI(Qt)を立ち上げてチェックする。

まず、ビルドによって生成された実行ファイルを実行する。

./mu

これで、下のような画面が表示される。 定義したジオメトリを確認することができる。 （図の青色がシンチレータ、白色が筐体を模擬したモジュール(今は空気)。）

次に、GUIの下の方にあるOutputのコンソールで、実行用のマクロファイル(run.mac)を実行する。

/control/execute run.mac

すると、run.mac に指定してあるビーム数(/run/beamOn)だけ、ミューオン(赤色)が生成される。これで、ソース(線源)の定義も確認することができる。

ジオメトリなどが正しく定義してあれば、あとはシミュレーションをたくさん回すだけ。
その時は、Terminal で実行用マクロファイルを以下のように実行する。

$ ./mu run.mac > /dev/null 2>&1

> /dev/null 2>&1 で、Terminal に本来表示されるべき文字をゴミ箱に移している（はず）。これにより、一般的な実行($ ./mu run.mac)より早くシミュレーションが回せる。

build/ 下に、out.root と out.txt が出力される。2つは同じデータで形式フォーマットが違うだけ。

Terminal で ROOT を起動させ、データのツリー構造にアクセスする。

$ root out.root
root [1] new TBrowser;

下の画面(ROOT)が起動するので、左側のROOT Files > out::root をダブルクリックし、その下に現れるtree::1をダブルクリックすると、左メニューにevent, nHit, x, y, z, time, eIn, eDep, TrackID, copyNo, particleが表示される。

その中から見たい項目をさらにダブルクリックすると、右側にそのヒストグラムが表示される。（図は、edep (各シンチに落としたエネルギー)のヒストグラム)

muSensorSD::ProcessHits では、ステップごとのイベントを、検出器の同一ピクセル (copyNo) ごとに集計している。（ステップの概念の参考はここら辺を読めばわかりそう → [1][2] )

• event: 何番目のビームにより検出されたイベント（イベント番号)
• nHit: 同じビームで検出器の異なるピクセルで相互作用を起こした数
• copyNo: 相互作用を起こした検出器のピクセル(0-127)
• x,y,z: その検出器のピクセルで相互作用を起こした最後の場所
• time: その検出器のピクセルで相互作用を起こした最後のタイミング
• eIn: その検出器のピクセルを抜ける際に通り抜ける粒子の持つ残りのエネルギー
• eDep: その検出器のピクセルに付与した全てのエネルギー
• TrackID: その検出器のピクセルで相互作用を起こした生成粒子の生成順位(ex: 1次粒子, 2次粒子)
• particle: その検出器のピクセルで相互作用を起こした粒子の種類 (ex: ミューオンは+13/-13, 電子は11, ガンマ線22 (参考は[3])

テキストファイルでは、1行 = 1イベントとなっている。 同じ event (イベント番号) を持つイベントは、同じビームが入射したときに複数のピクセルに反応したイベント（ = 実験上では同時に発生したイベントと等価）である。 また、nHit は、そのイベント番号のビームが、検出器の何箇所で相互作用を起こしたかを示している。

主に解析で使うのは、event, nHit, eDep, copyNo あたりと思われる。 eIn, particleあたりも余力があれば解析してみても良い。

out.txt は、とりあえずどんな言語でも解析できるはず。

out.root の解析には、ROOT が必要だが、PyROOTを使えば、Python上で、ROOTファイルを読み込んでそのままデータを解析できる （ROOT の参考URL: KamonoWiki）。

source/AboutCode.md を参照。

このコードは開発途上である(実装できてない箇所がある)-> 詳細は やり残し作業

質問 --> yoshihara.yuli at gmail.com