source: trunk/examples/extended/electromagnetic/TestEm9/src/HistoManager.cc

Last change on this file was 1337, checked in by garnier, 14 years ago

tag geant4.9.4 beta 1 + modifs locales
File size: 15.5 KB
Line 
1//
2// ********************************************************************
3// * License and Disclaimer                                           *
4// *                                                                  *
5// * The  Geant4 software  is  copyright of the Copyright Holders  of *
6// * the Geant4 Collaboration.  It is provided  under  the terms  and *
7// * conditions of the Geant4 Software License,  included in the file *
8// * LICENSE and available at  http://cern.ch/geant4/license .  These *
9// * include a list of copyright holders.                             *
10// *                                                                  *
11// * Neither the authors of this software system, nor their employing *
12// * institutes,nor the agencies providing financial support for this *
13// * work  make  any representation or  warranty, express or implied, *
14// * regarding  this  software system or assume any liability for its *
15// * use.  Please see the license in the file  LICENSE  and URL above *
16// * for the full disclaimer and the limitation of liability.         *
17// *                                                                  *
18// * This  code  implementation is the result of  the  scientific and *
19// * technical work of the GEANT4 collaboration.                      *
20// * By using,  copying,  modifying or  distributing the software (or *
21// * any work based  on the software)  you  agree  to acknowledge its *
22// * use  in  resulting  scientific  publications,  and indicate your *
23// * acceptance of all terms of the Geant4 Software license.          *
24// ********************************************************************
25//
26//---------------------------------------------------------------------------
27//
28// ClassName:   HistoManager
29//
30//
31// Author:      V.Ivanchenko 30/01/01
32//
33//----------------------------------------------------------------------------
34//
35
36//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
37//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
38
39#include "HistoManager.hh"
40#include "G4MaterialCutsCouple.hh"
41#include "G4EmProcessSubType.hh"
42#include "G4VProcess.hh"
43#include "G4VEmProcess.hh"
44#include "G4VEnergyLossProcess.hh"
45#include "G4UnitsTable.hh"
46#include "Histo.hh"
47#include "EmAcceptance.hh"
48
49//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
50
51HistoManager* HistoManager::fManager = 0;
52
53//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
54
55HistoManager* HistoManager::GetPointer()
56{
57  if(!fManager) {
58    fManager = new HistoManager();
59  }
60  return fManager;
61}
62
63//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
64
65HistoManager::HistoManager()
66{
67  verbose = 1;
68  nEvt1   = -1;
69  nEvt2   = -1;
70  nmax    = 3;
71  histo   = new Histo();
72  bookHisto();
73}
74
75//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
76
77HistoManager::~HistoManager()
78{
79  delete histo;
80}
81
82//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
83
84void HistoManager::bookHisto()
85{
86  maxEnergy = 50.0*MeV;
87  beamEnergy= 1.*GeV;
88  maxEnergyAbs = 10.*MeV;
89  thKinE    = 1.*MeV;
90  nBinsE = 100;
91  nBinsEA= 40;
92  nBinsED= 100;
93  nTuple = false;
94  nHisto = 13;
95
96  // initialise acceptance
97  for(G4int i=0; i<nmax; i++) {
98    edeptrue[i] = 1.0;
99    rmstrue[i]  = 1.0;
100    limittrue[i]= DBL_MAX;
101  }
102
103  histo->add1D("10",
104    "Evis/E0 in central crystal",nBinsED,0.0,1,1.0);
105
106  histo->add1D("11",
107    "Evis/E0 in 3x3",nBinsED,0.0,1.0,1.0);
108
109  histo->add1D("12",
110    "Evis/E0 in 5x5",nBinsED,0.0,1.0,1.0);
111
112  histo->add1D("13",
113    "Energy (MeV) of delta-electrons",nBinsE,0.0,maxEnergy,MeV);
114
115  histo->add1D("14",
116    "Energy (MeV) of gammas",nBinsE,0.0,maxEnergy,MeV);
117
118  histo->add1D("15",
119    "Energy (MeV) in abs1",nBinsEA,0.0,maxEnergyAbs,MeV);
120
121  histo->add1D("16",
122    "Energy (MeV) in abs2",nBinsEA,0.0,maxEnergyAbs,MeV);
123
124  histo->add1D("17",
125    "Energy (MeV) in abs3",nBinsEA,0.0,maxEnergyAbs,MeV);
126
127  histo->add1D("18",
128    "Energy (MeV) in abs4",nBinsEA,0.0,maxEnergyAbs,MeV);
129
130  histo->add1D("19",
131    "Number of vertex hits",20,-0.5,19.5,1.0);
132
133  histo->add1D("20",
134    "E1/E9 Ratio",nBinsED,0.0,1,1.0);
135
136  histo->add1D("21",
137    "E1/25 Ratio",nBinsED,0.0,1.0,1.0);
138
139  histo->add1D("22",
140    "E9/E25 Ratio",nBinsED,0.0,1.0,1.0);
141
142  if(nTuple) {
143    histo->addTuple( "100", "Dose deposite","float r, z, e" );
144  }
145}
146
147//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
148
149void HistoManager::BeginOfRun()
150{
151  // initilise scoring
152  n_evt  = 0;
153  n_elec = 0;
154  n_posit= 0;
155  n_gam  = 0;
156  n_step = 0;
157  n_lowe = 0;
158
159  for(G4int i=0; i<6; i++) {
160    stat[i] = 0;
161    edep[i] = 0.0;
162    erms[i] = 0.0;
163    if(i < 3) {
164      edeptr[i] = 0.0;
165      ermstr[i] = 0.0;
166    }
167  }
168
169  histo->book();
170
171  brem.resize(93,0.0);
172  phot.resize(93,0.0);
173  comp.resize(93,0.0);
174  conv.resize(93,0.0);
175
176  if(verbose > 0) {
177    G4cout << "HistoManager: Histograms are booked and run has been started"
178           << G4endl;
179  }
180}
181
182//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
183
184void HistoManager::EndOfRun()
185{
186
187  G4cout << "HistoManager: End of run actions are started" << G4endl;
188  G4String nam[6] = {"1x1", "3x3", "5x5", "E1/E9 ", "E1/E25", "E9/E25"};
189
190  // average
191
192  G4cout<<"================================================================="<<G4endl;
193  G4double x = (G4double)n_evt;
194  if(n_evt > 0) x = 1.0/x;
195  G4int j;
196  for(j=0; j<nmax; j++) {
197
198    // total mean
199    edep[j] *= x;
200    G4double y = erms[j]*x - edep[j]*edep[j];
201    if(y < 0.0) y = 0.0;
202    erms[j] = std::sqrt(y);
203
204    // trancated mean
205    G4double xx = G4double(stat[j]);
206    if(xx > 0.0) xx = 1.0/xx;
207    edeptr[j] *= xx;
208    y = ermstr[j]*xx - edeptr[j]*edeptr[j];
209    if(y < 0.0) y = 0.0;
210    ermstr[j] = std::sqrt(y);
211  }
212  G4double xe = x*(G4double)n_elec;
213  G4double xg = x*(G4double)n_gam;
214  G4double xp = x*(G4double)n_posit;
215  G4double xs = x*n_step;
216
217  G4double f = 100.*std::sqrt(beamEnergy/GeV);
218
219  G4cout                         << "Number of events             " << n_evt <<G4endl;
220  G4cout << std::setprecision(4) << "Average number of e-         " << xe << G4endl;
221  G4cout << std::setprecision(4) << "Average number of gamma      " << xg << G4endl;
222  G4cout << std::setprecision(4) << "Average number of e+         " << xp << G4endl;
223  G4cout << std::setprecision(4) << "Average number of steps      " << xs << G4endl;
224 
225  for(j=0; j<3; j++) {
226    G4double e = edeptr[j];
227    G4double s = ermstr[j];
228    G4double xx= G4double(stat[j]);
229    if(xx > 0.0) xx = 1.0/xx;
230    G4double r = s*std::sqrt(xx);
231    G4cout << std::setprecision(4) << "Edep " << nam[j] << " =                   " << e
232           << " +- " << r;
233    if(e > 0.0) G4cout << "  res=  " << f*s/e << " %";
234    G4cout << G4endl;
235  }
236  if(limittrue[0] != DBL_MAX || limittrue[1] != DBL_MAX || limittrue[2] != DBL_MAX) {
237    G4cout<<"===========  Mean values without trancating ====================="<<G4endl;
238    for(j=0; j<nmax; j++) {
239      G4double e = edep[j];
240      G4double s = erms[j];
241      G4double r = s*std::sqrt(x);
242      G4cout << std::setprecision(4) << "Edep " << nam[j] << " =                   " << e
243             << " +- " << r;
244      if(e > 0.0) G4cout << "  res=  " << f*s/e << " %";
245      G4cout << G4endl;
246    }
247  }
248  G4cout<<"===========  Ratios without trancating ==========================="<<G4endl;
249  for(j=3; j<6; j++) {
250    G4double e = edep[j];
251    G4double xx= G4double(stat[j]);
252    if(xx > 0.0) xx = 1.0/xx;
253    e *= xx;
254    G4double y = erms[j]*xx - e*e;
255    G4double r = 0.0;
256    if(y > 0.0) r = std::sqrt(y*xx);
257    G4cout << "  " << nam[j] << " =                   " << e
258           << " +- " << r;
259    G4cout << G4endl;
260  }
261  G4cout << std::setprecision(4) << "Beam Energy                  " << beamEnergy/GeV
262         << " GeV" << G4endl;
263  if(n_lowe > 0)          G4cout << "Number of events E/E0<0.8    " << n_lowe << G4endl; 
264  G4cout<<"=================================================================="<<G4endl;
265  G4cout<<G4endl;
266
267  // normalise histograms
268  for(G4int i=0; i<nHisto; i++) {
269    histo->scale(i,x);
270  }
271
272  histo->save();
273
274  // Acceptance
275  EmAcceptance acc;
276  G4bool isStarted = false;
277  for (j=0; j<nmax; j++) {
278
279    G4double ltrue = limittrue[j];
280    if (ltrue < DBL_MAX) {
281      if (!isStarted) {
282        acc.BeginOfAcceptance("Crystal Calorimeter",n_evt);
283        isStarted = true;
284      }
285      G4double etrue = edeptrue[j];
286      G4double rtrue = rmstrue[j];
287      acc.EmAcceptanceGauss("Edep"+nam[j],n_evt,edeptr[j],etrue,rtrue,ltrue);
288      acc.EmAcceptanceGauss("Erms"+nam[j],n_evt,ermstr[j],rtrue,rtrue,2.0*ltrue);
289    }
290  }
291  if(isStarted) acc.EndOfAcceptance();
292
293  // atom frequency
294  G4cout << "   Z  bremsstrahlung photoeffect  compton    conversion" << G4endl;
295  for(j=1; j<93; ++j) {
296    G4int n1 = G4int(brem[j]*x);
297    G4int n2 = G4int(phot[j]*x);
298    G4int n3 = G4int(comp[j]*x);
299    G4int n4 = G4int(conv[j]*x);
300    if(n1 + n2 + n3 + n4 > 0) {
301      G4cout << std::setw(4) << j << std::setw(12) << n1 << std::setw(12) << n2
302             << std::setw(12) << n3 << std::setw(12) << n4 << G4endl;
303    }
304  }
305}
306
307//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
308
309void HistoManager::BeginOfEvent()
310{
311  n_evt++;
312
313  Eabs1  = 0.0;
314  Eabs2  = 0.0;
315  Eabs3  = 0.0;
316  Eabs4  = 0.0;
317  Evertex.clear();
318  Nvertex.clear();
319  for (G4int i=0; i<25; i++) {
320    E[i] = 0.0;
321  }
322}
323
324//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
325
326void HistoManager::EndOfEvent()
327{
328  G4double e9 = 0.0;
329  G4double e25= 0.0;
330  for (G4int i=0; i<25; i++) {
331    E[i] /= beamEnergy;
332    e25 += E[i];
333    if( ( 6<=i &&  8>=i) || (11<=i && 13>=i) || (16<=i && 18>=i)) e9 += E[i];
334  }
335
336  if(e25 < 0.8) {
337    n_lowe++;
338    G4cout << "### in the event# " << n_evt << "  E25= " << e25 << G4endl;
339  }
340
341  // compute ratios
342  G4double e0 = E[12];
343  G4double e19  = 0.0;
344  G4double e125 = 0.0;
345  G4double e925 = 0.0;
346  if(e9 > 0.0) {
347    e19 = e0/e9;
348    e125 = e0/e25;
349    e925 = e9/e25;
350    edep[3] += e19;
351    erms[3] += e19*e19;
352    edep[4] += e125;
353    erms[4] += e125*e125;
354    edep[5] += e925;
355    erms[5] += e925*e925;
356    stat[3] += 1;
357    stat[4] += 1;
358    stat[5] += 1;
359  }
360
361  // fill histo
362  histo->fill(0,e0,1.0);
363  histo->fill(1,e9,1.0);
364  histo->fill(2,e25,1.0);
365  histo->fill(5,Eabs1,1.0);
366  histo->fill(6,Eabs2,1.0);
367  histo->fill(7,Eabs3,1.0);
368  histo->fill(8,Eabs4,1.0);
369  histo->fill(9,G4double(Nvertex.size()),1.0);
370  histo->fill(10,e19,1.0);
371  histo->fill(11,e125,1.0);
372  histo->fill(12,e925,1.0);
373
374  // compute sums
375  edep[0] += e0;
376  erms[0] += e0*e0;
377  edep[1] += e9;
378  erms[1] += e9*e9;
379  edep[2] += e25;
380  erms[2] += e25*e25;
381
382  // trancated mean
383  if(limittrue[0] == DBL_MAX || std::abs(e0-edeptrue[0])<rmstrue[0]*limittrue[0]) {
384    stat[0] += 1;
385    edeptr[0] += e0;
386    ermstr[0] += e0*e0;
387  }
388  if(limittrue[1] == DBL_MAX || std::abs(e9-edeptrue[1])<rmstrue[1]*limittrue[1]) {
389    stat[1] += 1;
390    edeptr[1] += e9;
391    ermstr[1] += e9*e9;
392  }
393  if(limittrue[2] == DBL_MAX || std::abs(e25-edeptrue[2])<rmstrue[2]*limittrue[2]) {
394    stat[2] += 1;
395    edeptr[2] += e25;
396    ermstr[2] += e25*e25;
397  }
398  if(nTuple) histo->addRow();
399
400}
401
402//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
403
404void HistoManager::ScoreNewTrack(const G4Track* aTrack)
405{
406  //Save primary parameters
407  ResetTrackLength();
408  const G4ParticleDefinition* particle = aTrack->GetDefinition();
409  const G4DynamicParticle* dynParticle = aTrack->GetDynamicParticle();
410  G4String name = particle->GetParticleName();
411  G4int pid = aTrack->GetParentID();
412  G4double kinE = dynParticle->GetKineticEnergy();
413  G4ThreeVector pos = aTrack->GetVertexPosition();
414
415  // primary
416  if(0 == pid) {
417
418    beamEnergy = kinE;
419    histo->fillTuple("TKIN", kinE/MeV);
420
421    G4double mass = 0.0;
422    if(particle) {
423      mass = particle->GetPDGMass();
424      histo->fillTuple("MASS", mass/MeV);
425      histo->fillTuple("CHAR",(particle->GetPDGCharge())/eplus);
426      G4double beta = 1.;
427        if(mass > 0.) {
428          G4double gamma = kinE/mass + 1.;
429          beta = std::sqrt(1. - 1./(gamma*gamma));
430        }
431    }
432
433    G4ThreeVector dir = dynParticle->GetMomentumDirection();
434    if(1 < verbose) {
435      G4cout << "TrackingAction: Primary kinE(MeV)= " << kinE/MeV
436           << "; m(MeV)= " << mass/MeV
437           << "; pos= " << pos << ";  dir= " << dir << G4endl;
438    }
439
440    // secondary
441  } else {
442    const G4VProcess* proc = aTrack->GetCreatorProcess();
443    G4int type = proc->GetProcessSubType();
444    if(type == fBremsstrahlung) {
445      const G4Element* elm = static_cast<const G4VEnergyLossProcess*>(proc)->GetCurrentElement();
446      if(elm) {
447        G4int Z = G4int(elm->GetZ());
448        if(Z > 0 && Z < 93) { brem[Z] += 1.0; }
449      }
450    } else if(type == fPhotoElectricEffect) {
451      const G4Element* elm = static_cast<const G4VEmProcess*>(proc)->GetCurrentElement();
452      if(elm) {
453        G4int Z = G4int(elm->GetZ());
454        if(Z > 0 && Z < 93) { phot[Z] += 1.0; }
455      }
456    } else if(type == fGammaConversion) {
457      const G4Element* elm = static_cast<const G4VEmProcess*>(proc)->GetCurrentElement();
458      if(elm) {
459        G4int Z = G4int(elm->GetZ());
460        if(Z > 0 && Z < 93) { conv[Z] += 1.0; }
461      }
462    } else if(type == fComptonScattering) {
463      const G4Element* elm = static_cast<const G4VEmProcess*>(proc)->GetCurrentElement();
464      if(elm) {
465        G4int Z = G4int(elm->GetZ());
466        if(Z > 0 && Z < 93) { comp[Z] += 1.0; }
467      }
468    }
469
470    // delta-electron
471    if (0 < pid && "e-" == name) {
472      if(1 < verbose) {
473        G4cout << "TrackingAction: Secondary electron " << G4endl;
474      }
475      AddDeltaElectron(dynParticle);
476
477    } else if (0 < pid && "e+" == name) {
478      if(1 < verbose) {
479        G4cout << "TrackingAction: Secondary positron " << G4endl;
480      }
481      AddPositron(dynParticle);
482
483    } else if (0 < pid && "gamma" == name) {
484      if(1 < verbose) {
485        G4cout << "TrackingAction: Secondary gamma; parentID= " << pid
486               << " E= " << kinE << G4endl;
487      }
488      AddPhoton(dynParticle);
489    }
490  }
491}
492
493//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
494
495void HistoManager::AddEnergy(G4double edep, G4int volIndex, G4int copyNo)
496{
497  if(1 < verbose) {
498    G4cout << "HistoManager::AddEnergy: e(keV)= " << edep/keV
499           << "; volIdx= " << volIndex
500           << "; copyNo= " << copyNo
501           << G4endl;
502  }
503  if(0 == volIndex) {
504    E[copyNo] += edep;
505  } else if (1 == volIndex) {
506    Eabs1 += edep;
507  } else if (2 == volIndex) {
508    Eabs2 += edep;
509  } else if (3 == volIndex) {
510    Eabs3 += edep;
511  } else if (4 == volIndex) {
512    Eabs4 += edep;
513  } else if (5 == volIndex) {
514    G4int n = Nvertex.size();
515    G4bool newPad = true;
516    if (n > 0) {
517      for(G4int i=0; i<n; i++) {
518        if (copyNo == Nvertex[i]) {
519          newPad = false;
520          Evertex[i] += edep;
521          break;
522        }
523      }
524    }
525    if(newPad) {
526      Nvertex.push_back(copyNo);
527      Evertex.push_back(edep);
528    }
529  }
530}
531
532//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
533
534void HistoManager::AddDeltaElectron(const G4DynamicParticle* elec)
535{
536  G4double e = elec->GetKineticEnergy()/MeV;
537  if(e > 0.0) n_elec++;
538  histo->fill(3,e,1.0);
539}
540
541//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
542
543void HistoManager::AddPhoton(const G4DynamicParticle* ph)
544{
545  G4double e = ph->GetKineticEnergy()/MeV;
546  if(e > 0.0) n_gam++;
547  histo->fill(4,e,1.0);
548}
549
550//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
551
552void HistoManager::SetEdepAndRMS(G4int i, G4ThreeVector val)
553{
554  if(i<nmax && i>=0) {
555    if(val[0] > 0.0) edeptrue[i] = val[0];
556    if(val[1] > 0.0) rmstrue[i] = val[1];
557    if(val[2] > 0.0) limittrue[i] = val[2];
558  }
559}
560
561//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
562
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.