source: trunk/source/materials/src/G4IonisParamElm.cc @ 1202

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3// * License and Disclaimer                                           *
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26//
27// $Id: G4IonisParamElm.cc,v 1.15 2008/06/03 14:30:10 vnivanch Exp $
28// GEANT4 tag $Name: materials-V09-02-18 $
29//
30//
31//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo.... ....oooOO0OOooo....
32//
33// 06-09-04, Update calculated values after any change of ionisation
34//           potential change. V.Ivanchenko
35// 17-10-02, Fix excitation energy interpolation. V.Ivanchenko
36// 08-03-01, correct handling of fShellCorrectionVector. M.Maire
37// 22-11-00, tabulation of ionisation potential from
38//           the ICRU Report N#37. V.Ivanchenko
39// 09-07-98, data moved from G4Element. M.Maire
40//
41//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo.... ....oooOO0OOooo....
42
43#include "G4IonisParamElm.hh"
44
45//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo.... ....oooOO0OOooo....
46
47G4IonisParamElm::G4IonisParamElm(G4double Z)
48{
49  if (Z < 1.) 
50    G4Exception (" ERROR! It is not allowed to create an Element with Z < 1" );
51   
52  // some basic functions of the atomic number
53  fZ = Z;
54  fZ3  = std::pow(fZ, 1./3.);
55  fZZ3 = std::pow(fZ*(fZ+1.), 1./3.);
56  flogZ3 = std::log(fZ)/3.;
57   
58  // Parameters for energy loss by ionisation   
59
60  // Mean excitation energy
61  // from "Stopping Powers for Electrons and Positrons"
62  // ICRU Report N#37, 1984  (energy in eV)
63  static double exc[100] = { 
64    21.8, 20.9, 13.3, 15.9, 15.2, 13.0, 11.7, 11.9, 11.5, 13.7,
65    13.6, 13.0, 12.8, 12.4, 11.5, 11.3, 10.2, 10.4, 10.0,  9.6,
66    10.3, 10.6, 10.7, 10.7, 10.9, 11.0, 11.0, 11.1, 11.1, 11.0,
67    10.8, 10.4, 10.5, 10.2,  9.8,  9.8,  9.8,  9.6,  9.7,  9.8,
68    10.2, 10.1, 10.0, 10.0, 10.0, 10.2, 10.0,  9.8, 10.0,  9.8,
69     9.5,  9.3,  9.3,  8.9,  8.9,  8.8,  8.8,  8.8,  9.1,  9.1,
70     9.2,  9.3,  9.2,  9.2,  9.4,  9.5,  9.7,  9.7,  9.8,  9.8,
71     9.8,  9.8,  9.8,  9.8,  9.8,  9.8,  9.8, 10.1, 10.0, 10.0,
72    10.0, 10.0,  9.9,  9.9,  9.7,  9.2,  9.5,  9.4,  9.4,  9.4,
73     9.6,  9.7,  9.7,  9.8,  9.8,  9.8,  9.8,  9.9,  9.9,  9.9 };
74
75  G4int iz = (G4int)Z - 1 ;
76  if(0  > iz) iz = 0;
77  else if(99 < iz) iz = 99 ;
78  fMeanExcitationEnergy = fZ * exc[iz] * eV ;
79
80  // compute parameters for ion transport
81  // The aproximation from:
82  // J.F.Ziegler, J.P. Biersack, U. Littmark
83  // The Stopping and Range of Ions in Matter,
84  // Vol.1, Pergamon Press, 1985
85  // Fast ions or hadrons
86
87  if(91 < iz) iz = 91;
88
89  static G4double vFermi[92] = {
90    1.0309,  0.15976, 0.59782, 1.0781,  1.0486,  1.0,     1.058,   0.93942, 0.74562, 0.3424,
91    0.45259, 0.71074, 0.90519, 0.97411, 0.97184, 0.89852, 0.70827, 0.39816, 0.36552, 0.62712,
92    0.81707, 0.9943,  1.1423,  1.2381,  1.1222,  0.92705, 1.0047,  1.2,     1.0661,  0.97411,
93    0.84912, 0.95,    1.0903,  1.0429,  0.49715, 0.37755, 0.35211, 0.57801, 0.77773, 1.0207,
94    1.029,   1.2542,  1.122,   1.1241,  1.0882,  1.2709,  1.2542,  0.90094, 0.74093, 0.86054,
95    0.93155, 1.0047,  0.55379, 0.43289, 0.32636, 0.5131,  0.695,   0.72591, 0.71202, 0.67413,
96    0.71418, 0.71453, 0.5911,  0.70263, 0.68049, 0.68203, 0.68121, 0.68532, 0.68715, 0.61884,
97    0.71801, 0.83048, 1.1222,  1.2381,  1.045,   1.0733,  1.0953,  1.2381,  1.2879,  0.78654,
98    0.66401, 0.84912, 0.88433, 0.80746, 0.43357, 0.41923, 0.43638, 0.51464, 0.73087, 0.81065,
99    1.9578,  1.0257} ;
100
101  static G4double lFactor[92] = {
102    1.0,  1.0,  1.1,  1.06, 1.01, 1.03, 1.04, 0.99, 0.95, 0.9,
103    0.82, 0.81, 0.83, 0.88, 1.0,  0.95, 0.97, 0.99, 0.98, 0.97,
104    0.98, 0.97, 0.96, 0.93, 0.91, 0.9,  0.88, 0.9,  0.9,  0.9,
105    0.9,  0.85, 0.9,  0.9,  0.91, 0.92, 0.9,  0.9,  0.9,  0.9,
106    0.9,  0.88, 0.9,  0.88, 0.88, 0.9,  0.9,  0.88, 0.9,  0.9,
107    0.9,  0.9,  0.96, 1.2,  0.9,  0.88, 0.88, 0.85, 0.9,  0.9,
108    0.92, 0.95, 0.99, 1.03, 1.05, 1.07, 1.08, 1.1,  1.08, 1.08,
109    1.08, 1.08, 1.09, 1.09, 1.1,  1.11, 1.12, 1.13, 1.14, 1.15,
110    1.17, 1.2,  1.18, 1.17, 1.17, 1.16, 1.16, 1.16, 1.16, 1.16,
111    1.16, 1.16} ;
112
113  fVFermi  = vFermi[iz];
114  fLFactor = lFactor[iz];
115
116  // obsolete parameters for ionisation
117  fTau0 = 0.1*fZ3*MeV/proton_mass_c2;
118  fTaul = 2.*MeV/proton_mass_c2;
119
120  // compute the Bethe-Bloch formula for energy = fTaul*particle mass
121  G4double rate = fMeanExcitationEnergy/electron_mass_c2 ;
122  G4double w = fTaul*(fTaul+2.) ;
123  fBetheBlochLow = (fTaul+1.)*(fTaul+1.)*std::log(2.*w/rate)/w - 1. ;
124  fBetheBlochLow = 2.*fZ*twopi_mc2_rcl2*fBetheBlochLow ; 
125 
126  fClow = std::sqrt(fTaul)*fBetheBlochLow;
127  fAlow = 6.458040 * fClow/fTau0;
128  G4double Taum = 0.035*fZ3*MeV/proton_mass_c2;
129  fBlow =-3.229020*fClow/(fTau0*std::sqrt(Taum));
130
131  // Shell correction parameterization
132  fShellCorrectionVector = new G4double[3]; //[3]
133  rate = 0.001*fMeanExcitationEnergy/eV;
134  G4double rate2 = rate*rate;
135    /*   
136    fShellCorrectionVector[0] = ( 1.10289e5 + 5.14781e8*rate)*rate2 ;
137    fShellCorrectionVector[1] = ( 7.93805e3 - 2.22565e7*rate)*rate2 ;
138    fShellCorrectionVector[2] = (-9.92256e1 + 2.10823e5*rate)*rate2 ;
139    */
140  fShellCorrectionVector[0] = ( 0.422377   + 3.858019*rate)*rate2 ;
141  fShellCorrectionVector[1] = ( 0.0304043  - 0.1667989*rate)*rate2 ;
142  fShellCorrectionVector[2] = (-0.00038106 + 0.00157955*rate)*rate2 ;
143}
144
145//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo.... ....oooOO0OOooo....
146
147// Fake default constructor - sets only member data and allocates memory
148//                            for usage restricted to object persistency
149
150G4IonisParamElm::G4IonisParamElm(__void__&)
151  : fShellCorrectionVector(0)
152{
153}
154
155//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo.... ....oooOO0OOooo....
156
157G4IonisParamElm::~G4IonisParamElm()
158{
159  if (fShellCorrectionVector) delete [] fShellCorrectionVector; 
160}
161
162//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo.... ....oooOO0OOooo....
163
164G4IonisParamElm::G4IonisParamElm(G4IonisParamElm& right)
165{
166  *this = right;
167}
168
169//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo.... ....oooOO0OOooo....
170
171const G4IonisParamElm& G4IonisParamElm::operator=(const G4IonisParamElm& right)
172{
173  if (this != &right)
174    {
175      fZ                     = right.fZ;
176      fZ3                    = right.fZ3;
177      fZZ3                   = right.fZZ3;
178      flogZ3                 = right.flogZ3;
179      fTau0                  = right.fTau0;
180      fTaul                  = right.fTaul;
181      fBetheBlochLow         = right.fBetheBlochLow;
182      fAlow                  = right.fAlow;
183      fBlow                  = right.fBlow;
184      fClow                  = right.fClow;
185      fMeanExcitationEnergy  = right.fMeanExcitationEnergy;
186      if (fShellCorrectionVector) delete [] fShellCorrectionVector;             
187      fShellCorrectionVector = new G4double[3];           
188      fShellCorrectionVector[0] = right.fShellCorrectionVector[0];
189      fShellCorrectionVector[1] = right.fShellCorrectionVector[1];
190      fShellCorrectionVector[2] = right.fShellCorrectionVector[2];     
191     } 
192  return *this;
193}
194
195//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo.... ....oooOO0OOooo....
196
197G4int G4IonisParamElm::operator==(const G4IonisParamElm& right) const
198{
199  return (this == (G4IonisParamElm *) &right);
200}
201
202//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo.... ....oooOO0OOooo....
203
204G4int G4IonisParamElm::operator!=(const G4IonisParamElm& right) const
205{
206  return (this != (G4IonisParamElm *) &right);
207}
208
209//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo.... ....oooOO0OOooo....
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.