什么是Geant4 Geant4仿真工具包的作用

Geant4 仿真工具包及其低能电磁物理包

Geant4 是一个通用的 Monte Carlo 工具包，用于模拟粒子与物质的相互作用。Geant4 的物理能力可以处理电磁和强子相互作用。通过补充和替代物理模型，可以解决各种医学物理应用：从常规放射治疗到近距离放射治疗，从强子治疗到 BNCT。

Geant4 低能电磁包为电磁过程提供各种模型，可以扩展到低能量和能量损失的准确定义。低能电子和光子工艺涵盖了从 100 GeV 到 250 eV 的能量范围：它们包括光电效应、康普顿散射、瑞利效应、轫致辐射、电离、荧光发射、俄歇效应、光子转换和极化效应。

对于强子和离子电离，提供了不同的模型，具体取决于能量范围和粒子电荷。在高能 （E 》 2 MeV） 区域中，由Bethe-Bloch 公式主导。在低能量区域应用模型（质子 E 《 1 keV）自由电子气模型。在中等能量范围，部署了基于 Ziegler 和 ICRU 实验数据的参数化模型。由于材料的分子结构和核效应的修正也同时被考虑到了。

最后但并非最不重要的是，在 Geant4 中应用了广泛的质量保证方法，其透明度通过其开源分发和全球用户社区的独立验证来暴露，这在非常敏感的医学领域很重要。

附加阅读：

EGS使用Mortran语言，适用范围：它是一个用蒙特卡罗方法模拟在任意几何中，能量从几个KeV到几个TeV的电子-光子簇射过程的通用程序包。特点：具有开放式结构，要求用户自己编写用户程序来完成对源粒子特征的定义、几何关系处理、结果的记录和对EGS系统核心程序的调用。

MCNP使用Fortran语言，适用范围：可以计算中子、光子和电子的联合输运问题以及临界问题，中子能量范围从10-11MeV至20MeV，光子和电子的能量范围从1KeV至1000MeV 。特点：程序采用独特的曲面组合几何结构，使用点截面数据，程序通用性较强，减小方差技巧是比较多而全的。

GEANT4使用C++语言，适用范围： Geant4是用于精确模拟粒子在介质中输运过程的数值计算软件工具包。特点：Geant4是基于Linux/Unix操作系统，它的主要优点是源代码完全开放，用户可以根据实际需要更改、扩充Geant4程序，主要用来模拟高能物理现象，可方便模拟强相互作用、弱相互作用等高能、超高能物理过程。

编辑：jq