Geant4 仿真工具包及其低能電磁物理包

Geant4 是一個通用的 Monte Carlo 工具包，用于模擬粒子與物質的相互作用。Geant4 的物理能力可以處理電磁和強子相互作用。通過補充和替代物理模型，可以解決各種醫學物理應用：從常規放射治療到近距離放射治療，從強子治療到 BNCT。

Geant4 低能電磁包為電磁過程提供各種模型，可以擴展到低能量和能量損失的準確定義。低能電子和光子工藝涵蓋了從 100 GeV 到 250 eV 的能量范圍：它們包括光電效應、康普頓散射、瑞利效應、軔致輻射、電離、熒光發射、俄歇效應、光子轉換和極化效應。

對于強子和離子電離，提供了不同的模型，具體取決于能量范圍和粒子電荷。在高能 （E 》 2 MeV） 區域中，由Bethe-Bloch 公式主導。在低能量區域應用模型（質子 E 《 1 keV）自由電子氣模型。在中等能量范圍，部署了基于 Ziegler 和 ICRU 實驗數據的參數化模型。由于材料的分子結構和核效應的修正也同時被考慮到了。

最后但并非最不重要的是，在 Geant4 中應用了廣泛的質量保證方法，其透明度通過其開源分發和全球用戶社區的獨立驗證來暴露，這在非常敏感的醫學領域很重要。

附加閱讀：

EGS使用Mortran語言，適用范圍：它是一個用蒙特卡羅方法模擬在任意幾何中，能量從幾個KeV到幾個TeV的電子-光子簇射過程的通用程序包。特點：具有開放式結構，要求用戶自己編寫用戶程序來完成對源粒子特征的定義、幾何關系處理、結果的記錄和對EGS系統核心程序的調用。

MCNP使用Fortran語言，適用范圍：可以計算中子、光子和電子的聯合輸運問題以及臨界問題，中子能量范圍從10-11MeV至20MeV，光子和電子的能量范圍從1KeV至1000MeV 。特點：程序采用獨特的曲面組合幾何結構，使用點截面數據，程序通用性較強，減小方差技巧是比較多而全的。

GEANT4使用C++語言，適用范圍： Geant4是用于精確模擬粒子在介質中輸運過程的數值計算軟件工具包。特點：Geant4是基于Linux/Unix操作系統，它的主要優點是源代碼完全開放，用戶可以根據實際需要更改、擴充Geant4程序，主要用來模擬高能物理現象，可方便模擬強相互作用、弱相互作用等高能、超高能物理過程。

編輯：jq