source: trunk/source/processes/electromagnetic/lowenergy/src/G4PenelopeRayleighModel.cc @ 1315

Last change on this file since 1315 was 1315, checked in by garnier, 14 years ago

update geant4-09-04-beta-cand-01 interfaces-V09-03-09 vis-V09-03-08
File size: 23.4 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// $Id: G4PenelopeRayleighModel.cc,v 1.7 2009/12/21 12:49:01 pandola Exp $
27// GEANT4 tag $Name: geant4-09-04-beta-cand-01 $
28//
29// Author: Luciano Pandola
30//
31// History:
32// --------
33// 14 Oct 2008   L Pandola    Migration from process to model
34// 17 Apr 2009   V Ivanchenko Cleanup initialisation and generation of secondaries:
35//                  - apply internal high-energy limit only in constructor
36//                  - do not apply low-energy limit (default is 0)
37// 19 May 2009   L Pandola    Explicitely set to zero pointers deleted in
38//                            PrepareConstants(), since they might be checked later on
39// 18 Dec 2009   L Pandola    Added a dummy ComputeCrossSectionPerAtom() method issueing a
40//                            warning if users try to access atomic cross sections via
41//                            G4EmCalculator
42//
43
44#include "G4PenelopeRayleighModel.hh"
45#include "G4ParticleDefinition.hh"
46#include "G4MaterialCutsCouple.hh"
47#include "G4ProductionCutsTable.hh"
48#include "G4DynamicParticle.hh"
49#include "G4PhysicsTable.hh"
50#include "G4ElementTable.hh"
51#include "G4Element.hh"
52#include "G4PenelopeIntegrator.hh"
53
54
55//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
56
57
58G4PenelopeRayleighModel::G4PenelopeRayleighModel(const G4ParticleDefinition*,
59                                             const G4String& nam)
60  :G4VEmModel(nam),samplingFunction_x(0),samplingFunction_xNoLog(0),
61   theMaterial(0),
62   isInitialised(false)
63{
64  fIntrinsicLowEnergyLimit = 100.0*eV;
65  fIntrinsicHighEnergyLimit = 100.0*GeV;
66  //  SetLowEnergyLimit(fIntrinsicLowEnergyLimit);
67  SetHighEnergyLimit(fIntrinsicHighEnergyLimit);
68  //
69  verboseLevel= 0;
70  // Verbosity scale:
71  // 0 = nothing
72  // 1 = warning for energy non-conservation
73  // 2 = details of energy budget
74  // 3 = calculation of cross sections, file openings, sampling of atoms
75  // 4 = entering in methods
76
77  PrepareConstants();
78}
79
80//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
81
82G4PenelopeRayleighModel::~G4PenelopeRayleighModel()
83{
84  std::map <const G4Material*,G4DataVector*>::iterator i;
85  for(i=SamplingTable.begin(); i != SamplingTable.end(); i++) {
86    delete (*i).second;
87  }
88  if (samplingFunction_x) delete samplingFunction_x;
89  if (samplingFunction_xNoLog) delete samplingFunction_xNoLog;
90}
91
92//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
93
94void G4PenelopeRayleighModel::Initialise(const G4ParticleDefinition* ,
95                                         const G4DataVector& )
96{
97  if (verboseLevel > 3)
98    G4cout << "Calling G4PenelopeRayleighModel::Initialise()" << G4endl;
99
100
101  if (verboseLevel > 0) {
102    G4cout << "Penelope Rayleigh model is initialized " << G4endl
103           << "Energy range: "
104           << LowEnergyLimit() / keV << " keV - "
105           << HighEnergyLimit() / GeV << " GeV"
106           << G4endl;
107  }
108
109  if(isInitialised) return;
110  fParticleChange = GetParticleChangeForGamma();
111  isInitialised = true;
112}
113
114//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
115
116G4double
117G4PenelopeRayleighModel::CrossSectionPerVolume(const G4Material* material,
118                                               const G4ParticleDefinition* p,
119                                               G4double ekin,
120                                               G4double,
121                                               G4double)
122{
123  // Penelope model to calculate the Rayleigh scattering inverse mean
124  // free path.
125  //
126  // The basic method is from
127  //  M. Born, Atomic physics, Ed. Blackie and Sons (1969)
128  // using numerical approximations developed in
129  //  J. Baro' et al., Radiat. Phys. Chem. 44 (1994) 531
130  // Data used for the form factor used in the calculation (numerical integral of
131  // dSigma/dOmega) are been derived by fitting the atomic forn factor tables
132  // tabulated in
133  //  J.H. Hubbel et al., J. Phys. Chem. Ref. Data 4 (1975) 471; erratum ibid.
134  //   6 (1977) 615.
135  // The numerical integration of the differential cross section dSigma/dOmega,
136  // which is implemented in the DifferentialCrossSection() method, is performed
137  // by 20-point Gaussian method (managed by G4PenelopeIntegrator).
138  //
139
140  if (verboseLevel > 3)
141    G4cout << "Calling CrossSectionPerVolume() of G4PenelopeRayleighModel" << G4endl;
142  SetupForMaterial(p, material, ekin);
143 
144  //Assign local variable "material" to private member "theMaterial", because
145  //this information is necessary to calculate the cross section
146  theMaterial = material;
147
148  G4int nElements = material->GetNumberOfElements();
149  const G4ElementVector* elementVector = material->GetElementVector();
150
151  G4int maxZ=0;
152  for (G4int i=0; i<nElements; i++) 
153    {
154      G4int Z = (G4int) (*elementVector)[i]->GetZ();
155      if (Z>maxZ)
156        maxZ = Z;
157    }
158     
159  G4double ec=std::min(ekin,0.5*maxZ);
160  factorE = 849.3315*(ec/electron_mass_c2)*(ec/electron_mass_c2);
161  G4double cs=0;
162  //
163  //Integrate the Differential Cross Section dSigma/dCosTheta between -1 and 1.
164  //
165  G4PenelopeIntegrator<G4PenelopeRayleighModel,G4double(G4PenelopeRayleighModel::*)(G4double)> 
166    theIntegrator;
167  cs =
168    theIntegrator.Calculate(this,&G4PenelopeRayleighModel::DifferentialCrossSection,
169                            -1.0,0.90,1e-06);
170  cs += theIntegrator.Calculate(this,&G4PenelopeRayleighModel::DifferentialCrossSection,
171                                0.90,0.9999999,1e-06);
172  cs = cs*(ec/ekin)*(ec/ekin)*pi*classic_electr_radius*classic_electr_radius;
173  //
174  // Here cs represents the cross section per molecule for materials defined with chemical
175  // formulas and the average cross section per atom in compounds (defined with the mass
176  // fraction)
177  //
178  const G4int* stechiometric = material->GetAtomsVector();
179  //This is the total density of atoms in the material
180  G4double atomDensity = material->GetTotNbOfAtomsPerVolume();
181  G4double moleculeDensity = 0;
182
183  //Default case: the material is a compound. In this case, cs is the average cross section
184  // _per_atom_ and one has to multiply for the atom density.
185  G4double cross = atomDensity*cs;
186  G4bool isAMolecule = false;
187 
188  //Alternative case: the material is a molecule. In this case cs is the cross section
189  // _per_molecule_ and one has to multiply for the molecule density
190  if (stechiometric)
191    {
192      //Calculate the total number of atoms per molecule
193      G4int atomsPerMolecule = 0;
194      for (G4int k=0;k<nElements;k++)
195       {
196        atomsPerMolecule += stechiometric[k];
197        if (verboseLevel > 2)
198           {
199             G4cout << "Element: " << (G4int) (*elementVector)[k]->GetZ() << " has " << 
200                stechiometric[k] << " atoms/molecule" << G4endl;       
201           }
202       }
203      if (atomsPerMolecule)
204        {
205          isAMolecule = true;
206          if (verboseLevel > 3)
207            {
208              G4cout << "Material " << material->GetName() << " is a molecule composed by " << 
209                atomsPerMolecule << " atoms" << G4endl;
210            }
211          moleculeDensity = atomDensity/((G4double) atomsPerMolecule);
212          cross = cs*moleculeDensity;
213        }
214    }
215 
216  if (verboseLevel > 2)
217    {
218      if (isAMolecule)
219        {
220          G4cout << "Rayleigh cross section at " << ekin/keV << " keV for material " << 
221            material->GetName() << " (molecule) = " << cs/barn << " barn/molecule." << G4endl;
222          G4cout << "Mean free path: " << (1./cross)/mm << " mm" << G4endl;
223        }
224      else
225        {
226          G4cout << "Rayleigh cross section at " << ekin/keV << " keV for material " << 
227            material->GetName() << " (compound) = " << cs/barn << " barn/atom." << G4endl;
228          G4cout << "Mean free path: " << (1./cross)/mm << " mm" << G4endl;
229        }
230    }
231  return cross;
232}
233
234
235//This is a dummy method. Never inkoved by the tracking, it just issues
236//a warning if one tries to get Cross Sections per Atom via the
237//G4EmCalculator.
238G4double G4PenelopeRayleighModel::ComputeCrossSectionPerAtom(const G4ParticleDefinition*,
239                                                             G4double,
240                                                             G4double,
241                                                             G4double,
242                                                             G4double,
243                                                             G4double)
244{
245  G4cout << "*** G4PenelopeRayleighModel -- WARNING ***" << G4endl;
246  G4cout << "Penelope Rayleigh model does not calculate cross section _per atom_ " << G4endl;
247  G4cout << "so the result is always zero. For physics values, please invoke " << G4endl;
248  G4cout << "GetCrossSectionPerVolume() or GetMeanFreePath() via the G4EmCalculator" << G4endl;
249  return 0;
250}
251
252
253//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
254
255void G4PenelopeRayleighModel::SampleSecondaries(std::vector<G4DynamicParticle*>* ,
256                                                const G4MaterialCutsCouple* couple,
257                                                const G4DynamicParticle* aDynamicGamma,
258                                                G4double,
259                                                G4double)
260{
261  // Penelope model to sample the Rayleigh scattering final state.
262  //
263  // The angular deflection of the scattered photon is sampled according to the
264  // differential cross section dSigma/dOmega used for the numerical integration,
265  // and implemented in the DifferentialCrossSection() method. See comments in
266  // method CrossSectionPerVolume() for more details on the original references
267  // of the model.
268  //
269
270  if (verboseLevel > 3)
271    G4cout << "Calling SamplingSecondaries() of G4PenelopeRayleighModel" << G4endl;
272
273  G4double photonEnergy0 = aDynamicGamma->GetKineticEnergy();
274 
275  if (photonEnergy0 <= fIntrinsicLowEnergyLimit)
276    {
277      fParticleChange->ProposeTrackStatus(fStopAndKill);
278      fParticleChange->SetProposedKineticEnergy(0.);
279      fParticleChange->ProposeLocalEnergyDeposit(photonEnergy0);
280      return ;
281    }
282
283  G4ParticleMomentum photonDirection0 = aDynamicGamma->GetMomentumDirection();
284   
285  // Sampling inizialitation (build internal table)
286  theMaterial = couple->GetMaterial();
287  InitialiseSampling();
288
289  G4DataVector* samplingFunction_y = SamplingTable.find(theMaterial)->second;
290
291   // Sample the angle of the scattered photon
292  G4double x2max = 2.0*std::log(41.2148*photonEnergy0/electron_mass_c2);
293  G4int jm=0;
294  G4int asize = samplingFunction_x->size();
295  if (x2max < (*samplingFunction_x)[1]) 
296    jm=0;
297  else if(x2max>(*samplingFunction_x)[asize-2])
298    jm=asize-2;
299  else 
300    {
301      //spacing in the logTable
302      G4double logScalingFactor = (*samplingFunction_x)[1]-(*samplingFunction_x)[0];
303      jm=(G4int) ((x2max-(*samplingFunction_x)[0])/logScalingFactor);
304    }
305
306  G4double rumax = (*samplingFunction_y)[jm]+((*samplingFunction_y)[jm+1]-(*samplingFunction_y)[jm])*
307    (x2max-(*samplingFunction_x)[jm])/((*samplingFunction_x)[jm+1]-(*samplingFunction_x)[jm]); 
308  G4double cosTheta=0;
309  G4double rejectionValue = 0;
310  do{
311    G4double ru = rumax + std::log(G4UniformRand());
312    G4int j=0;
313    G4int ju=jm+1;
314    do{
315      G4int jt=(j+ju)/2; //bipartition
316      if (ru > (*samplingFunction_y)[jt])
317        j=jt;
318      else
319        ju=jt;
320    }while ((ju-j)>1);
321    G4double x2rat = 0;
322    G4double denomin = (*samplingFunction_y)[j+1]-(*samplingFunction_y)[j];
323    if (denomin > 1e-12) 
324     {
325       x2rat = (*samplingFunction_x)[j]+(((*samplingFunction_x)[j+1]-(*samplingFunction_x)[j])*
326                                         (ru-(*samplingFunction_y)[j])/denomin)-x2max;
327     }
328    else
329     {
330       x2rat = (*samplingFunction_x)[j]-x2max;
331     }
332    cosTheta = 1.0-2.0*std::exp(x2rat);
333    rejectionValue = 0.5*(1.0+cosTheta*cosTheta);
334   }while (G4UniformRand() > rejectionValue);
335
336  G4double sinTheta = std::sqrt(1-cosTheta*cosTheta);
337 
338  // Scattered photon angles. ( Z - axis along the parent photon)
339  G4double phi = twopi * G4UniformRand() ;
340  G4double dirX = sinTheta*std::cos(phi);
341  G4double dirY = sinTheta*std::sin(phi);
342  G4double dirZ = cosTheta;
343 
344  // Update G4VParticleChange for the scattered photon
345  G4ThreeVector photonDirection1(dirX, dirY, dirZ);
346
347  photonDirection1.rotateUz(photonDirection0);
348  fParticleChange->ProposeMomentumDirection(photonDirection1) ;
349  fParticleChange->SetProposedKineticEnergy(photonEnergy0) ;
350   
351  return;
352}
353
354//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
355
356G4double G4PenelopeRayleighModel::DifferentialCrossSection(G4double cosTheta)
357{
358  //Differential cross section for Rayleigh scattering
359  G4double x2 = factorE*(1-cosTheta);
360  G4double gradx = (1+cosTheta*cosTheta)*MolecularFormFactor(x2);
361  return gradx;
362}
363
364//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
365
366G4double G4PenelopeRayleighModel::MolecularFormFactor(G4double x2)
367{
368  //Squared molecular form factor (additivity rule)
369  const G4int ntot=95;
370  G4double RA1[ntot] = {0.0e0, 3.9265e+0, 4.3100e+1, 5.2757e+1, 2.5021e+1,
371                      1.2211e+1, 9.3229e+0, 3.2455e+0, 2.4197e+0, 1.5985e+0,
372                      3.0926e+1, 1.5315e+1, 7.7061e+0, 3.9493e+0, 2.2042e+0,
373                      1.9453e+1, 1.9354e+1, 8.0374e+0, 8.3779e+1, 5.7370e+1,
374                      5.2310e+1, 4.7514e+1, 4.3785e+1, 4.2048e+1, 3.6972e+1,
375                      3.3849e+1, 3.1609e+1, 2.8763e+1, 2.7217e+1, 2.4263e+1,
376                      2.2403e+1, 1.8606e+1, 1.5143e+1, 1.4226e+1, 1.1792e+1,
377                      9.7574e+0, 1.2796e+1, 1.2854e+1, 1.2368e+1, 1.0208e+1,
378                      8.2823e+0, 7.4677e+0, 7.6028e+0, 6.1090e+0, 5.5346e+0,
379                      4.2340e+0, 4.0444e+0, 4.2905e+0, 4.7950e+0, 5.1112e+0,
380                      5.2407e+0, 5.2153e+0, 5.1639e+0, 4.8814e+0, 5.8054e+0,
381                      6.6724e+0, 6.5104e+0, 6.3364e+0, 6.2889e+0, 6.3028e+0,
382                      6.3853e+0, 6.3475e+0, 6.5779e+0, 6.8486e+0, 7.0993e+0,
383                      7.6122e+0, 7.9681e+0, 8.3481e+0, 6.3875e+0, 8.0042e+0,
384                      8.0820e+0, 7.6940e+0, 7.1927e+0, 6.6751e+0, 6.1623e+0,
385                      5.8335e+0, 5.5599e+0, 4.6551e+0, 4.4327e+0, 4.7601e+0,
386                      5.2872e+0, 5.6084e+0, 5.7680e+0, 5.8041e+0, 5.7566e+0,
387                      5.6541e+0, 6.3932e+0, 6.9313e+0, 7.0027e+0, 6.8796e+0,
388                      6.4739e+0, 6.2405e+0, 6.0081e+0, 5.5708e+0, 5.3680e+0};
389
390
391  G4double  RA2[ntot] = {0.0e0, 1.3426e-1, 9.4875e+1,-1.0896e+2,-4.5494e+1,
392                       -1.9572e+1,-1.2382e+1,-3.6827e+0,-2.4542e+0,-1.4453e+0,
393                       1.3401e+2, 7.9717e+1, 6.2164e+1, 4.0300e+1, 3.1682e+1,
394                       -1.3639e+1,-1.5950e+1,-5.1523e+0, 1.8351e+2, 1.2205e+2,
395                       1.0007e+2, 8.5632e+1, 7.9145e+1, 6.3675e+1, 6.2954e+1,
396                       5.6601e+1, 5.4171e+1, 4.8752e+1, 3.8062e+1, 3.9933e+1,
397                       4.8343e+1, 4.2137e+1, 3.4617e+1, 2.9430e+1, 2.4010e+1,
398                       1.9744e+1, 4.0009e+1, 5.1614e+1, 5.0456e+1, 3.9088e+1,
399                       2.6824e+1, 2.2953e+1, 2.4773e+1, 1.6893e+1, 1.4548e+1,
400                       9.7226e+0, 1.0192e+1, 1.1153e+1, 1.3188e+1, 1.4733e+1,
401                       1.5644e+1, 1.5939e+1, 1.5923e+1, 1.5254e+1, 2.0748e+1,
402                       2.6901e+1, 2.7032e+1, 2.4938e+1, 2.1528e+1, 2.0362e+1,
403                       1.9474e+1, 1.8238e+1, 1.7898e+1, 1.9174e+1, 1.9023e+1,
404                       1.8194e+1, 1.8504e+1, 1.8955e+1, 1.4276e+1, 1.7558e+1,
405                       1.8651e+1, 1.7984e+1, 1.6793e+1, 1.5469e+1, 1.4143e+1,
406                       1.3149e+1, 1.2255e+1, 9.2352e+0, 8.6067e+0, 9.7460e+0,
407                       1.1749e+1, 1.3281e+1, 1.4326e+1, 1.4920e+1, 1.5157e+1,
408                       1.5131e+1, 1.9489e+1, 2.3649e+1, 2.4686e+1, 2.4760e+1,
409                       2.1519e+1, 2.0099e+1, 1.8746e+1, 1.5943e+1, 1.4880e+1};
410
411  G4double RA3[ntot] =  {0.0e0, 2.2648e+0, 1.0579e+3, 8.6177e+2, 2.4422e+2,
412                       7.8788e+1, 3.8293e+1, 1.2564e+1, 6.9091e+0, 3.7926e+0,
413                       0.0000e+0, 0.0000e+0, 1.6759e-9, 1.3026e+1, 3.0569e+0,
414                       1.5521e+2, 1.2815e+2, 4.7378e+1, 9.2802e+2, 4.7508e+2,
415                       3.6612e+2, 2.7582e+2, 2.1008e+2, 1.5903e+2, 1.2322e+2,
416                       9.2898e+1, 7.1345e+1, 5.1651e+1, 3.8474e+1, 2.7410e+1,
417                       1.9126e+1, 1.0889e+1, 5.3479e+0, 8.2223e+0, 5.0837e+0,
418                       2.8905e+0, 2.7457e+0, 6.7082e-1, 0.0000e+0, 0.0000e+0,
419                       0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0,
420                       0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0,
421                       0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0,
422                       0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 1.7264e-1, 2.7322e-1,
423                       3.9444e-1, 4.5648e-1, 6.2286e-1, 7.2468e-1, 8.4296e-1,
424                       1.1698e+0, 1.2994e+0, 1.4295e+0, 0.0000e+0, 8.1570e-1,
425                       6.9349e-1, 4.9536e-1, 3.1211e-1, 1.5931e-1, 2.9512e-2,
426                       0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0,
427                       0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0,
428                       0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0,
429                       0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0, 0.0000e+0};
430
431 G4double RA4[ntot] =  {1.1055e1,6.3519e0,4.7367e+1, 3.9402e+1, 2.2896e+1,
432                      1.3979e+1, 1.0766e+1, 6.5252e+0, 5.1631e+0, 4.0524e+0,
433                      2.7145e+1, 1.8724e+1, 1.4782e+1, 1.1608e+1, 9.7750e+0,
434                      1.6170e+1, 1.5249e+1, 9.1916e+0, 5.4499e+1, 4.1381e+1,
435                      3.7395e+1, 3.3815e+1, 3.1135e+1, 2.8273e+1, 2.6140e+1,
436                      2.3948e+1, 2.2406e+1, 2.0484e+1, 1.8453e+1, 1.7386e+1,
437                      1.7301e+1, 1.5388e+1, 1.3411e+1, 1.2668e+1, 1.1133e+1,
438                      9.8081e+0, 1.3031e+1, 1.4143e+1, 1.3815e+1, 1.2077e+1,
439                      1.0033e+1, 9.2549e+0, 9.5338e+0, 7.9076e+0, 7.3263e+0,
440                      5.9996e+0, 6.0087e+0, 6.2660e+0, 6.7914e+0, 7.1501e+0,
441                      7.3367e+0, 7.3729e+0, 7.3508e+0, 7.1465e+0, 8.2731e+0,
442                      9.3745e+0, 9.3508e+0, 8.9897e+0, 8.4566e+0, 8.2690e+0,
443                      8.1398e+0, 7.9183e+0, 7.9123e+0, 8.1677e+0, 8.1871e+0,
444                      8.1766e+0, 8.2881e+0, 8.4227e+0, 7.0273e+0, 8.0002e+0,
445                      8.1440e+0, 7.9104e+0, 7.5685e+0, 7.1970e+0, 6.8184e+0,
446                      6.5469e+0, 6.3056e+0, 5.4844e+0, 5.2832e+0, 5.5889e+0,
447                      6.0919e+0, 6.4340e+0, 6.6426e+0, 6.7428e+0, 6.7636e+0,
448                      6.7281e+0, 7.5729e+0, 8.2808e+0, 8.4400e+0, 8.4220e+0,
449                      7.8662e+0, 7.5993e+0, 7.3353e+0, 6.7829e+0, 6.5520e+0};
450
451  G4double RA5[ntot] = {0.0e0, 4.9828e+0, 5.5674e+1, 3.0902e+1, 1.1496e+1,
452                      4.8936e+0, 2.5506e+0, 1.2236e+0, 7.4698e-1, 4.7042e-1,
453                      4.7809e+0, 4.6315e+0, 4.3677e+0, 4.9269e+0, 2.6033e+0,
454                      9.6229e+0, 7.2592e+0, 4.1634e+0, 1.3999e+1, 8.6975e+0,
455                      6.9630e+0, 5.4681e+0, 4.2653e+0, 3.2848e+0, 2.7354e+0,
456                      2.1617e+0, 1.7030e+0, 1.2826e+0, 9.7080e-1, 7.2227e-1,
457                      5.0874e-1, 3.1402e-1, 1.6360e-1, 3.2918e-1, 2.3570e-1,
458                      1.5868e-1, 1.5146e-1, 9.7662e-2, 7.3151e-2, 6.4206e-2,
459                      4.8945e-2, 4.3189e-2, 4.4368e-2, 3.3976e-2, 3.0466e-2,
460                      2.4477e-2, 3.7202e-2, 3.7093e-2, 3.8161e-2, 3.8576e-2,
461                      3.8403e-2, 3.7806e-2, 3.4958e-2, 3.6029e-2, 4.3087e-2,
462                      4.7069e-2, 4.6452e-2, 4.2486e-2, 4.1517e-2, 4.1691e-2,
463                      4.2813e-2, 4.2294e-2, 4.5287e-2, 4.8462e-2, 4.9726e-2,
464                      5.5097e-2, 5.6568e-2, 5.8069e-2, 1.2270e-2, 3.8006e-2,
465                      3.5048e-2, 3.0050e-2, 2.5069e-2, 2.0485e-2, 1.6151e-2,
466                      1.4631e-2, 1.4034e-2, 1.1978e-2, 1.1522e-2, 1.2375e-2,
467                      1.3805e-2, 1.4954e-2, 1.5832e-2, 1.6467e-2, 1.6896e-2,
468                      1.7166e-2, 1.9954e-2, 2.2497e-2, 2.1942e-2, 2.1965e-2,
469                      2.0005e-2, 1.8927e-2, 1.8167e-2, 1.6314e-2, 1.5522e-2};
470
471  G4double x=std::sqrt(x2);
472  G4double gradx1=0.0;
473
474  G4int nElements = theMaterial->GetNumberOfElements();
475  const G4ElementVector* elementVector = theMaterial->GetElementVector();
476  const G4int* stechiometric = theMaterial->GetAtomsVector();
477  const G4double* vector_of_atoms = theMaterial->GetVecNbOfAtomsPerVolume();
478  const G4double tot_atoms = theMaterial->GetTotNbOfAtomsPerVolume();
479  for (G4int i=0;i<nElements;i++)
480    {
481      G4int Z = (G4int) (*elementVector)[i]->GetZ();
482      if (Z>ntot) Z=95;
483      G4double denomin = 1.+x2*(RA4[Z-1]+x2*RA5[Z-1]);
484      G4double fa=Z*(1+x2*(RA1[Z-1]+x*(RA2[Z-1]+x*RA3[Z-1])))/(denomin*denomin);
485      if (Z>10 && fa>2.0)
486        {
487          G4double k1=0.3125;
488          G4double k2=2.426311e-02;
489          G4double Pa=(Z-k1)*fine_structure_const;
490          G4double Pg=std::sqrt(1-(Pa*Pa));
491          G4double Pq=k2*x/Pa;
492          G4double fb=std::sin(2.0*Pg*std::atan(Pq))/(Pg*Pq*std::pow((1+Pq*Pq),Pg));
493          fa=std::max(fa,fb);
494        }
495      if (stechiometric && stechiometric[i]!=0)
496        gradx1 += stechiometric[i]*(fa*fa); //sum on the molecule
497      else
498        gradx1 += (vector_of_atoms[i]/tot_atoms)*(fa*fa); //weighted mean
499    }
500  return gradx1;
501}
502
503//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
504
505void G4PenelopeRayleighModel::InitialiseSampling()
506{
507  if (!samplingFunction_x || !samplingFunction_xNoLog)
508    {
509      G4cout << "G4PenelopeRayleighModel::InitialiseSampling(), something wrong" << G4endl;
510      G4cout << "It looks like G4PenelopeRayleighModel::PrepareConstants() has not been called" << G4endl;
511      G4Exception();
512    }
513  if (!SamplingTable.count(theMaterial)) //material not defined yet
514    { 
515      G4double XlowInte = 0.;
516      G4double XhighInte=(*samplingFunction_xNoLog)[0];
517      //material not inizialized yet: initialize it now
518      G4DataVector* samplingFunction_y = new G4DataVector();
519      G4PenelopeIntegrator<G4PenelopeRayleighModel,G4double(G4PenelopeRayleighModel::*)(G4double)> 
520        theIntegrator;
521      G4double sum = theIntegrator.Calculate(this,&G4PenelopeRayleighModel::MolecularFormFactor,
522                                    XlowInte,XhighInte,1e-10); 
523      samplingFunction_y->push_back(sum);
524      for (G4int i=1;i<nPoints;i++)
525        {
526          XlowInte=(*samplingFunction_xNoLog)[i-1];
527          XhighInte=(*samplingFunction_xNoLog)[i];
528          sum += theIntegrator.Calculate(this,
529                                        &G4PenelopeRayleighModel::MolecularFormFactor,
530                                        XlowInte,XhighInte,1e-10);
531          samplingFunction_y->push_back(sum);
532        }
533      for (G4int i=0;i<nPoints;i++)     
534        (*samplingFunction_y)[i]=std::log((*samplingFunction_y)[i]);
535       
536      //
537      /*
538      G4String nnn = theMaterial->GetName()+".ntab";
539      std::ofstream file(nnn);
540      for (size_t k=0;k<samplingFunction_x->size();k++)
541        file << (*samplingFunction_x)[k] << " " << (*samplingFunction_y)[k] << G4endl;
542      file.close();
543      */
544      //
545      SamplingTable[theMaterial] = samplingFunction_y;
546  }
547}
548
549void G4PenelopeRayleighModel::PrepareConstants()
550{
551  if (verboseLevel > 3)
552    G4cout << "Calling G4PenelopeRayleighModel::PrepareConstants()" << G4endl;
553  nPoints=241;
554  Xlow=1e-04;
555  Xhigh=1e06;
556  if (samplingFunction_x)
557    {
558      delete samplingFunction_x;
559      samplingFunction_x = 0;
560    }
561  if (samplingFunction_xNoLog)
562    {
563      delete samplingFunction_xNoLog;
564      samplingFunction_xNoLog = 0;
565    }
566
567  samplingFunction_x = new G4DataVector();
568  samplingFunction_xNoLog = new G4DataVector();
569 
570  G4double scalingFactor = std::pow((Xhigh/Xlow),((1/((G4double)(nPoints-1)))));
571  G4double logScalingFactor=(1/((G4double)(nPoints-1)))*std::log(Xhigh/Xlow);
572  //Logarithmic table between log(Xlow) and log(Xhigh)
573  samplingFunction_x->push_back(std::log(Xlow));
574  //Table between Xlow and Xhigh with log spacement: needed for InitialiseSampling()
575  samplingFunction_xNoLog->push_back(Xlow);
576
577  for (G4int i=1;i<nPoints;i++)
578    {
579      G4double nextx = (*samplingFunction_x)[i-1]+logScalingFactor;
580      samplingFunction_x->push_back(nextx);
581      nextx = (*samplingFunction_xNoLog)[i-1]*scalingFactor;
582      samplingFunction_xNoLog->push_back(nextx);
583    }
584}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.