source: trunk/source/materials/include/G4NistManager.hh @ 1059

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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 *
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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 *
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24// ********************************************************************
25//
26// $Id: G4NistManager.hh,v 1.23 2008/08/07 10:15:16 vnivanch Exp $
27// GEANT4 tag $Name: geant4-09-02-ref-02 $
28//
29//
30// -------------------------------------------------------------------
31//
32// GEANT4 Class header file
33//
34// File name:     G4NistManager
35//
36// Author:        Vladimir Ivanchenko
37//
38// Creation date: 23.12.2004
39//
40// Modifications:
41// 27.02.06 V.Ivanchneko add GetAtomicMassAmu and ConstructNewGasMaterial
42// 11.05.06 V.Ivanchneko add warning flag to FindMaterial method
43// 17.10.06 V.Ivanchneko add methods: GetAtomicMass, GetNistElementNames,
44//                       GetNistMaterialNames
45// 02.05.07 V.Ivanchneko add GetNistFirstIsotopeN and GetNumberOfNistIsotopes
46// 28.07.07 V.Ivanchneko make simple methods inline
47// 28.10.07 V.Ivanchneko add state, T, P to maetrial build
48//
49// Class Description:
50//
51// A utility static class
52//
53
54// -------------------------------------------------------------------
55//
56// Class Description:
57//
58// Element data from the NIST DB on Atomic Weights and Isotope Compositions
59// http://physics.nist.gov/PhysRefData/Compositions/index.html
60//
61// -------------------------------------------------------------------
62//
63
64#ifndef G4NistManager_h
65#define G4NistManager_h 1
66
67#include <vector>
68#include "globals.hh"
69#include "G4Material.hh"
70#include "G4NistElementBuilder.hh"
71#include "G4NistMaterialBuilder.hh"
72
73class G4NistMessenger;
74
75//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
76//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
77
78class G4NistManager
79{
80
81public:
82
83  static G4NistManager* Instance();
84  ~G4NistManager();
85
86  // Get G4Element by index
87  //
88  inline G4Element* GetElement(size_t index);
89 
90  // Find or build G4Element by atomic number
91  //
92  inline G4Element* FindOrBuildElement(G4int Z, G4bool isotopes=true);
93 
94  // Find or build G4Element by symbol
95  //
96  inline G4Element* FindOrBuildElement(const G4String& symb, 
97                                       G4bool isotopes=true);
98
99  // Get number of elements
100  //
101  inline size_t GetNumberOfElements() const;
102
103  // Get atomic number by element symbol
104  //
105  inline G4int GetZ(const G4String& symb) const;
106
107  // Get the mass of the element in amu for the natuaral isotope composition
108  // with electron shell
109  //
110  inline G4double GetAtomicMassAmu(G4int Z) const;
111
112  // Get mass of the isotope in Geant4 units without electron shell
113  //
114  inline G4double GetIsotopeMass(G4int Z, G4int N) const;
115
116  // Get mass of the isotope in Geant4 units with electron shell
117  //
118  inline G4double GetAtomicMass(G4int Z, G4int N) const;
119
120  // Get total ionisation energy of an atom
121  //
122  inline G4double GetTotalElectronBindingEnergy(G4int Z) const;
123
124  // Get N for the first natural isotope
125  //
126  inline G4int GetNistFirstIsotopeN(G4int Z) const;
127
128  // Get number of natural isotopes
129  //
130  inline G4int GetNumberOfNistIsotopes(G4int Z) const;
131
132  // Get natural isotope abandance
133  //
134  inline G4double GetIsotopeAbundance(G4int Z, G4int N) const;
135
136  // Print element by Z
137  //
138  inline void PrintElement(G4int Z); 
139
140  // Print element from internal DB by symbol, if "all" - print all elements
141  //
142  void PrintElement(const G4String&);   
143
144  // Print G4Element by name, if "all" - print all G4Elements
145  //
146  void PrintG4Element(const G4String&); 
147
148  // Access to the vector of Geant4 predefined element names
149  //
150  inline const std::vector<G4String>& GetNistElementNames() const;
151
152  // Get G4Material by index
153  //
154  inline G4Material* GetMaterial(size_t index);
155 
156  // Find or build a G4Material by name, from the Geant4 dataBase
157  //
158  inline G4Material* FindOrBuildMaterial(const G4String& name, 
159                                         G4bool isotopes=true,
160                                         G4bool warning=false);
161 
162  // Construct a G4Material from scratch by atome count
163  //
164  inline G4Material* ConstructNewMaterial(
165                                  const G4String& name,
166                                  const std::vector<G4String>& elm,
167                                  const std::vector<G4int>& nbAtoms,
168                                  G4double dens, 
169                                  G4bool isotopes=true,
170                                  G4State   state    = kStateSolid,     
171                                  G4double  temp     = STP_Temperature, 
172                                  G4double  pressure = STP_Pressure); 
173                                     
174  // Construct a G4Material from scratch by fraction mass
175  //
176  inline G4Material* ConstructNewMaterial(
177                                  const G4String& name,
178                                  const std::vector<G4String>& elm,
179                                  const std::vector<G4double>& weight,
180                                  G4double dens, 
181                                  G4bool isotopes=true,
182                                  G4State   state    = kStateSolid,     
183                                  G4double  temp     = STP_Temperature, 
184                                  G4double  pressure = STP_Pressure); 
185
186  // Construct a gas G4Material from scratch by atome count
187  //
188  inline G4Material* ConstructNewGasMaterial(const G4String& name,
189                                             const G4String& nameNist,
190                                             G4double temp, 
191                                             G4double pres, 
192                                             G4bool isotopes=true);
193
194  // Get number of G4Materials
195  //
196  inline size_t GetNumberOfMaterials();
197 
198  inline G4int GetVerbose();
199
200  void SetVerbose(G4int);
201
202  // Print G4Material by name
203  //
204  void PrintG4Material(const G4String&);
205
206  // Print predefined Geant4 materials:
207  // "simple" - only pure materials in basic state (Z = 1, ..., 98)
208  // "compound" - NIST compounds
209  // "hep" - HEP materials and compounds
210  // "all" - all
211  //
212  inline void ListMaterials(const G4String&);
213
214  // Access to the list of names of Geant4 predefined materials
215  //
216  inline const std::vector<G4String>& GetNistMaterialNames() const;
217
218  // Fast computation of Z^1/3
219  //
220  inline G4double GetZ13(G4double Z);
221  inline G4double GetZ13(G4int Z);
222
223  // Fast computation of A^0.27 for natuaral abandances
224  //
225  inline G4double GetA27(G4int Z);
226
227  // Fast computation of log(A)
228  //
229  inline G4double GetLOGA(G4double A);
230  inline G4double GetLOGZ(G4int Z);
231
232  // Fast computation of log(A) for natuaral abandances
233  //
234  inline G4double GetLOGA(G4int Z);
235
236private:
237
238  G4NistManager();
239  static G4NistManager* instance;
240
241  G4double POWERZ13[256];
242  G4double LOGA[256];
243  G4double POWERA27[101];
244  G4double LOGAZ[101];
245 
246  std::vector<G4Element*>   elements;
247  std::vector<G4Material*>  materials;
248 
249  size_t   nElements;
250  size_t   nMaterials;
251 
252  G4int    verbose;
253
254  G4NistElementBuilder*    elmBuilder;
255  G4NistMaterialBuilder*   matBuilder;
256  G4NistMessenger*         messenger;
257
258};
259
260//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
261//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
262
263inline size_t G4NistManager::GetNumberOfMaterials() 
264{
265  return nMaterials;
266}
267
268//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
269
270inline G4Element* G4NistManager::GetElement(size_t index)
271{
272  G4Element* elm = 0; 
273  const G4ElementTable* theElementTable = G4Element::GetElementTable();
274  if(index < theElementTable->size()) elm = (*theElementTable)[index];
275  return elm;
276}
277
278//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
279
280inline 
281G4Element* G4NistManager::FindOrBuildElement(G4int Z, G4bool isotopes)
282{
283  return elmBuilder->FindOrBuildElement(Z, isotopes);
284}
285
286//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
287
288inline
289G4Element* G4NistManager::FindOrBuildElement(const G4String& symb,
290                                                   G4bool isotopes)
291{
292  return elmBuilder->FindOrBuildElement(symb, isotopes);
293}
294
295//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
296
297inline size_t G4NistManager::GetNumberOfElements() const
298{ 
299  return nElements;
300}
301
302//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
303
304inline G4int G4NistManager::GetZ(const G4String& symb) const
305{
306  return elmBuilder->GetZ(symb);
307}
308
309//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
310
311inline G4double G4NistManager::GetAtomicMassAmu(G4int Z) const
312{
313  return elmBuilder->GetA(Z);
314}
315
316//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
317
318inline 
319G4double G4NistManager::GetIsotopeMass(G4int Z, G4int N) const
320{
321  return elmBuilder->GetIsotopeMass(Z, N);
322}
323
324//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
325
326inline 
327G4double G4NistManager::GetAtomicMass(G4int Z, G4int N) const
328{
329  return elmBuilder->GetAtomicMass(Z, N);
330}
331
332//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
333
334inline 
335G4double G4NistManager::GetTotalElectronBindingEnergy(G4int Z) const
336{
337  return elmBuilder->GetTotalElectronBindingEnergy(Z);
338}
339
340//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
341
342inline 
343G4double G4NistManager::GetIsotopeAbundance(G4int Z, G4int N) const
344{
345  return elmBuilder->GetIsotopeAbundance(Z, N);
346}
347
348//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
349
350inline 
351G4int G4NistManager::GetNistFirstIsotopeN(G4int Z) const
352{
353  return elmBuilder->GetNistFirstIsotopeN(Z);
354}
355
356//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
357
358inline 
359G4int G4NistManager::GetNumberOfNistIsotopes(G4int Z) const
360{
361  return elmBuilder->GetNumberOfNistIsotopes(Z);
362}
363
364//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
365
366inline 
367const std::vector<G4String>& G4NistManager::GetNistElementNames() const
368{
369  return elmBuilder->GetElementNames();
370}
371
372//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
373
374inline void G4NistManager::PrintElement(G4int Z)
375{
376  elmBuilder->PrintElement(Z);
377}
378
379//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
380
381inline G4Material* G4NistManager::GetMaterial(size_t index)
382{
383  const G4MaterialTable* theMaterialTable = G4Material::GetMaterialTable();
384  G4Material* mat = 0;
385  if(index < theMaterialTable->size()) mat = (*theMaterialTable)[index];
386  return mat;
387}
388
389//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
390
391inline G4int G4NistManager::GetVerbose()
392{
393  return verbose;
394}
395
396//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
397
398inline
399G4Material* G4NistManager::FindOrBuildMaterial(const G4String& name,
400                                               G4bool isotopes,
401                                               G4bool warning)
402{
403  return matBuilder->FindOrBuildMaterial(name, isotopes, warning); 
404}
405
406//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
407
408inline G4Material* G4NistManager::ConstructNewMaterial(
409                                      const G4String& name,
410                                      const std::vector<G4String>& elm,
411                                      const std::vector<G4int>& nbAtoms,
412                                      G4double dens, 
413                                      G4bool isotopes,
414                                      G4State   state,     
415                                      G4double  T, 
416                                      G4double  P) 
417
418{
419  return 
420    matBuilder->ConstructNewMaterial(name,elm,nbAtoms,dens,isotopes,state,T,P);
421}
422
423//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
424
425inline G4Material* G4NistManager::ConstructNewMaterial(
426                                      const G4String& name,
427                                      const std::vector<G4String>& elm,
428                                      const std::vector<G4double>& w,
429                                      G4double dens, 
430                                      G4bool isotopes,
431                                      G4State   state,     
432                                      G4double  T, 
433                                      G4double  P) 
434{
435  return matBuilder->ConstructNewMaterial(name,elm,w,dens,isotopes,state,T,P);
436}
437
438//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
439
440inline G4Material* G4NistManager::ConstructNewGasMaterial(
441                                      const G4String& name,
442                                      const G4String& nameNist,
443                                      G4double temp, G4double pres, 
444                                      G4bool isotopes)
445{
446  return matBuilder->ConstructNewGasMaterial(name,nameNist,
447                                             temp,pres,isotopes);
448}
449
450//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
451
452inline void G4NistManager::ListMaterials(const G4String& list)
453{
454  matBuilder->ListMaterials(list);
455}
456
457//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
458
459inline
460const std::vector<G4String>& G4NistManager::GetNistMaterialNames() const
461{
462  return matBuilder->GetMaterialNames();
463}
464
465//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
466
467inline G4double G4NistManager::GetZ13(G4double Z)
468{
469  G4int iz = G4int(Z);
470  G4double x = (Z - G4double(iz))/(3.0*Z);
471  if(iz > 255) iz = 255;
472  else if(iz < 0) iz = 0;
473  return POWERZ13[iz]*(1.0 + x);
474}
475
476//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
477
478inline G4double G4NistManager::GetZ13(G4int Z)
479{
480  return POWERZ13[Z];
481}
482
483//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
484
485inline G4double G4NistManager::GetA27(G4int Z)
486{
487  G4double res = 0.0;
488  if(Z < 101) res = POWERA27[Z]; 
489  return res;
490}
491
492//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
493
494inline G4double G4NistManager::GetLOGZ(G4int Z)
495{
496  G4double res = 0.0;
497  if(Z < 256) res = LOGA[Z];
498  return res;
499}
500
501//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
502
503inline G4double G4NistManager::GetLOGA(G4double A)
504{
505  G4int ia = G4int(A);
506  G4double x = (A - G4double(ia))/A;
507  if(ia > 255) ia = 255;
508  else if(ia < 0) ia = 0;
509  return LOGA[ia] + x*(1.0 - 0.5*x);
510}
511
512//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
513
514inline G4double G4NistManager::GetLOGA(G4int Z)
515{
516  G4double res = 0.0;
517  if(Z < 101) res = LOGAZ[Z]; 
518  return res;
519}
520
521//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo......
522
523#endif
524
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.