粒子追踪在Geant4中的实现

1.问题描述

在Geant4中可以实现任意粒子的的追踪，如下图绿色的线条为粒子的每一步输运。可以获取粒子每一步的信息，以此实现特制功能，如筛选特定反应产生的伽马、某种反应生成的所有粒子，只发生一种反应的粒子等等，类似特殊需求。因此我们可以通过打印粒子的每一步信息，撰写筛选条件，实现粒子的追踪。

2.解决方案

获取当前track或step的信息，然后根据track或step提供的方法追踪粒子，接下来讲例举常用的几种方法，可以通过提供的几种方式，实现粒子信息的获取，进而根据用户自己的需求，实现具体粒子的追踪。

2.1 获取当前粒子的坐标位置：

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fTrack->GetPosition().x()
fTrack->GetPosition().y()
fTrack->GetPosition().z()

打印示例：

2.2 获取当前粒子的动量和能量沉积，其中动量是通过track获取的，而能量沉积是通过step提供的方法获取：

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fTrack->GetKineticEnergy()
fStep->GetTotalEnergyDeposit()

打印示例：

2.3 获取TrackLength或StepLength：

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fStep->GetStepLength()
fTrack->GetTrackLength()

打印示例：

2.4 获取粒子当前所在的几何体的Volume：

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fTrack->GetVolume()->GetName()

打印示例：

2.5 获取当前粒子发生的物理过程反应：

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const G4VProcess* process = fStep->GetPostStepPoint()->GetProcessDefinedStep();
G4String procName = " UserLimit";
if (process) procName = process->GetProcessName();
if (fStepStatus == fWorldBoundary) procName = "OutOfWorld";

当粒子输运到了世界，并再下一步输运出世界以后，将无法通过“fStep->GetPostStepPoint()->GetProcessDefinedStep()”方法获取当前过程，所以需要进行判断。打印示例如下，非弹性散射：

2.6 打印当前粒子生成的所有次级粒子：

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const std::vector<const G4Track*>* secondary = fStep->GetSecondaryInCurrentStep();
size_t nbtrk = (*secondary).size();
if (nbtrk) {
  for (size_t lp=0; lp<(*secondary).size(); lp++) {do something}

用户可根据上述代码，在循环中打印对应次级粒子的信息，如，次级粒子的名字：
(*secondary)[lp]->GetDefinition()->GetParticleName()
打印示例：

2.7 基于上述需求，用户也可以在Geant4其他例程中参考代码“SteppingVerbose.cc”中的程序，并将该部分添加自己的项目文件中，然后在初始化文件“ActionInitialization.cc”中添加方法，并调用，如下所示：

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G4VSteppingVerbose* ActionInitialization::InitializeSteppingVerbose() const
{
  return new SteppingVerbose();
}

接着在宏文件（.mac）中，添加打印信息的程度，就可以得到每个粒子的具体的信息，为粒子的追踪奠定基础，值的注意的是当粒子较多时，打印的信息太过详细，会造成输出文件过大，因此，用户可根据需求打印信息的详细程度，数字越高，信息约详细。
/control/verbose 0
/run/verbose 1
/event/verbose 2
/tracking/verbose 2
打印示例：