source: trunk/source/processes/electromagnetic/utils/include/G4EmCorrections.hh @ 846

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24// ********************************************************************
25//
26// $Id: G4EmCorrections.hh,v 1.10 2008/01/11 19:55:29 vnivanch Exp $
27// GEANT4 tag $Name: geant4-09-01-patch-02 $
28//
29// -------------------------------------------------------------------
30//
31// GEANT4 Class header file
32//
33//
34// File name:     G4EmCorrections
35//
36// Author:        Vladimir Ivanchenko
37//
38// Creation date: 13.01.2005
39//
40// Modifications:
41// 28.04.2006 General cleanup, add finite size corrections (V.Ivanchenko)
42// 13.05.2006 Add corrections for ion stopping (V.Ivanhcenko)
43//
44// Class Description:
45//
46// This class provides calculation of EM corrections to ionisation
47//
48
49// -------------------------------------------------------------------
50//
51
52#ifndef G4EmCorrections_h
53#define G4EmCorrections_h 1
54
55#include "globals.hh"
56#include "G4AtomicShells.hh"
57#include "G4ionEffectiveCharge.hh"
58#include "G4Material.hh"
59#include "G4ParticleDefinition.hh"
60
61class G4VEmModel;
62class G4PhysicsVector;
63class G4IonTable;
64class G4NistManager;
65
66class G4EmCorrections
67{
68
69public:
70
71  G4EmCorrections();
72
73  virtual ~G4EmCorrections();
74
75  G4double HighOrderCorrections(const G4ParticleDefinition* p,
76                                const G4Material* material,
77                                      G4double kineticEnergy);
78
79  G4double Bethe(const G4ParticleDefinition* p,
80                 const G4Material* material,
81                 G4double kineticEnergy);
82
83  G4double SpinCorrection(const G4ParticleDefinition* p,
84                          const G4Material* material,
85                          G4double kineticEnergy);
86
87  G4double KShellCorrection(const G4ParticleDefinition* p,
88                            const G4Material* material,
89                            G4double kineticEnergy);
90
91  G4double LShellCorrection(const G4ParticleDefinition* p,
92                            const G4Material* material,
93                            G4double kineticEnergy);
94
95  G4double ShellCorrection(const G4ParticleDefinition* p,
96                           const G4Material* material,
97                           G4double kineticEnergy);
98
99  G4double ShellCorrectionSTD(const G4ParticleDefinition* p,
100                              const G4Material* material,
101                              G4double kineticEnergy);
102
103  G4double DensityCorrection(const G4ParticleDefinition* p,
104                             const G4Material* material,
105                             G4double kineticEnergy);
106
107  G4double BarkasCorrection(const G4ParticleDefinition* p,
108                            const G4Material* material,
109                            G4double kineticEnergy);
110
111  G4double BlochCorrection(const G4ParticleDefinition* p,
112                           const G4Material* material,
113                           G4double kineticEnergy);
114
115  G4double MottCorrection(const G4ParticleDefinition* p,
116                          const G4Material* material,
117                          G4double kineticEnergy);
118
119  G4double FiniteSizeCorrection(const G4ParticleDefinition* p,
120                                const G4Material* material,
121                                G4double kineticEnergy);
122
123  G4double NuclearDEDX(const G4ParticleDefinition* p,
124                       const G4Material* material,
125                       G4double kineticEnergy,
126                       G4bool fluct = true);
127
128  void AddStoppingData(G4int Z, G4int A, const G4String& materialName,
129                       G4PhysicsVector& dVector);
130
131  G4double EffectiveChargeCorrection(const G4ParticleDefinition*,
132                                     const G4Material*,
133                                     G4double);
134
135  G4ionEffectiveCharge* GetIonEffectiveCharge(G4VEmModel* m = 0);
136
137  G4int GetNumberOfStoppingVectors();
138
139private:
140
141  void Initialise();
142
143  G4PhysicsVector* InitialiseMaterial(const G4Material* mat);
144
145  void SetupKinematics(const G4ParticleDefinition* p,
146                       const G4Material* material,
147                       G4double kineticEnergy);
148
149  G4double KShell(G4double theta, G4double eta);
150
151  G4double LShell(G4double theta, G4double eta);
152
153  G4int Index(G4double x, G4double* y, G4int n);
154
155  G4double Value(G4double xv, G4double x1, G4double x2, G4double y1, G4double y2);
156
157  G4double Value2(G4double xv, G4double yv, G4double x1, G4double x2,
158                  G4double y1, G4double y2,
159                  G4double z11, G4double z21, G4double z12, G4double z22);
160
161  G4double NuclearStoppingPower(G4double e, G4double z1, G4double z2,
162                                            G4double m1, G4double m2);
163
164  // hide assignment operator
165  G4EmCorrections & operator=(const G4EmCorrections &right);
166  G4EmCorrections(const G4EmCorrections&);
167
168  G4double     engBarkas[47];
169  G4double     corBarkas[47];
170  G4double     ed[104];
171  G4double     a[104];
172  G4double     theZieglerFactor;
173  G4double     alpha2;
174  G4bool       lossFlucFlag;
175
176  G4int        verbose;
177
178  G4int        nK;
179  G4int        nL;
180  G4int        nEtaK;
181  G4int        nEtaL;
182
183  G4double     COSEB[14];
184  G4double     COSXI[14];
185  G4double     ZD[11];
186
187  G4double     TheK[20];
188  G4double     SK[20];
189  G4double     TK[20];
190  G4double     UK[20];
191  G4double     VK[20];
192  G4double     ZK[20];
193
194  G4double     TheL[26];
195  G4double     SL[26];
196  G4double     TL[26];
197  G4double     UL[26];
198  G4double     VL[26];
199
200  G4double     Eta[29];
201  G4double     CK[20][29];
202  G4double     CL[26][28];
203  G4double     HM[53];
204  G4double     HN[31];
205  G4double     MSH[93];
206  G4double     TAU[93];
207  G4double     Z23[100];
208
209  const G4ParticleDefinition* particle;
210  const G4ParticleDefinition* curParticle;
211  const G4Material*           material;
212  const G4Material*           curMaterial;
213  const G4ElementVector*      theElementVector;
214  const G4double*             atomDensity;
215
216  G4int     numberOfElements;
217  G4double  kinEnergy;
218  G4double  mass;
219  G4double  massFactor;
220  G4double  tau;
221  G4double  gamma;
222  G4double  bg2;
223  G4double  beta2;
224  G4double  beta;
225  G4double  ba2;
226  G4double  tmax;
227  G4double  tmax0;
228  G4double  charge;
229  G4double  q2;
230
231  G4AtomicShells        shells;
232  G4ionEffectiveCharge  effCharge;
233
234  G4NistManager*        nist;
235  const G4IonTable*     ionTable;
236  G4VEmModel*           ionModel;
237
238  // Ion stopping data
239  G4int                       nIons;
240  G4int                       idx;
241  std::vector<G4int>          Zion;
242  std::vector<G4int>          Aion;
243  std::vector<G4String>       materialName;
244
245  std::vector<const G4Material*> materialList;
246  std::vector<G4PhysicsVector*>  stopData;
247  G4PhysicsVector*               curVector;
248};
249
250inline G4int G4EmCorrections::Index(G4double x, G4double* y, G4int n)
251{
252  G4int iddd = n-1;
253  do {iddd--;} while (iddd>0 && x<y[iddd]);
254  return iddd;
255}
256
257inline G4double G4EmCorrections::Value(G4double xv, G4double x1, G4double x2,
258                                       G4double y1, G4double y2)
259{
260  return y1 + (y2 - y1)*(xv - x1)/(x2 - x1);
261}
262
263inline G4double G4EmCorrections::Value2(G4double xv, G4double yv, 
264                                        G4double x1, G4double x2,
265                                        G4double y1, G4double y2,
266                                        G4double z11, G4double z21, 
267                                        G4double z12, G4double z22)
268{
269  return (z11*(x2-xv)*(y2-yv) + z22*(xv-x1)*(yv-y1) +
270          0.5*(z12*((x2-xv)*(yv-y1)+(xv-x1)*(y2-yv))+
271               z21*((xv-x1)*(y2-yv)+(yv-y1)*(x2-xv))))
272         / ((x2-x1)*(y2-y1));
273}
274
275inline void G4EmCorrections::SetupKinematics(const G4ParticleDefinition* p,
276                                             const G4Material* mat,
277                                             G4double kineticEnergy)
278{
279  if(kineticEnergy != kinEnergy || p != particle) {
280    particle = p;
281    kinEnergy = kineticEnergy;
282    mass  = p->GetPDGMass();
283    tau   = kineticEnergy / mass;
284    gamma = 1.0 + tau;
285    bg2   = tau * (tau+2.0);
286    beta2 = bg2/(gamma*gamma);
287    beta  = std::sqrt(beta2);
288    ba2   = beta2/alpha2;
289    G4double ratio = electron_mass_c2/mass;
290    tmax  = 2.0*electron_mass_c2*bg2 /(1. + 2.0*gamma*ratio + ratio*ratio);
291    tmax0 = tmax;
292    charge  = p->GetPDGCharge()/eplus;
293    if(charge < 1.5)  q2 = charge*charge;
294    else {
295      q2 = effCharge.EffectiveChargeSquareRatio(p,mat,kinEnergy);
296      charge = std::sqrt(q2);
297    }
298    if(mass > 120.*MeV)
299      tmax = std::min(tmax,51200.*electron_mass_c2*std::pow(proton_mass_c2/mass,0.666667));
300  }
301  if(mat != material) {
302    material = mat;
303    theElementVector = material->GetElementVector();
304    atomDensity  = material->GetAtomicNumDensityVector(); 
305    numberOfElements = material->GetNumberOfElements();
306  }
307}
308
309//....oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo........oooOO0OOooo....
310
311#endif
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.