Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 Dépôt d'énergie et environnement radiatif, simulations avec Géant 4 Rémi Chipaux CEA/I.

Présentation au sujet: "Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 Dépôt d'énergie et environnement radiatif, simulations avec Géant 4 Rémi Chipaux CEA/I."— Transcription de la présentation:

1 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 Dépôt d'énergie et environnement radiatif, simulations avec Géant 4 Rémi Chipaux CEA/I RFU

2 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 2 Successeur de Geant3, développé depuis 1998 Logiciel libre, écrit en C++, orienté objet. Collaboration mondiale http://geant4.web.cern.ch/geant4/ En amélioration permanente, 2 mises à jour par an.

3 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 3 Alternatives: MCNP (neutrons) Penelope (e -,  ) Fluka Etc.

4 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 4 Interaction rayonnement - matière Tout type de rayonnements physiques, , e-, e+, p, n, ions, hadrons, … voire imaginaires (geantino). Transport champs électromagnétiques Matière, éléments, (atomes, isotopes), matériaux) Géométrie Physique des interactions

5 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 5 Boite à outils Processus physiques (physics lists) Source de particules (gun, GPS) Modèle de masse (setup) Run Evènements Trajectoires Interactions (Hits) Analyse

6 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 6 Processus physiques (physics lists) Interactions électromagnétiques Standard, du keV au PeV. −Ionisation −Diffusion multiple −Bremsstrahlung −Annihilation positron −Production de paires −Diffusion Compton −Photoélectrique −Diffusion Rayleigh

7 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 7 Processus physiques (physics lists) Interactions électromagnétiques Basse energie, jusqu’à 100 eV voire moins (micro dosimétrie, projet DNA) −Processus atomiques (Auger etc.) Photons optiques

8 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 8 Processus physiques (physics lists) Interactions hadroniques (fortes) −Elastiques −Inélastiques −Capture −Fission −Décroissances −Photo-nucléaires, lepto-nucléaires −Etc.

9 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 9 Processus physiques (physics lists) Radioactivité (inter. faible) Processus paramétrisés (gerbes éléctromagnétiques) Coupures Non pas en énergie, mais en distance

10 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 10 Sources de particules Gun GPS permet de définir “simplement” des propriétés spectrales, spatiales et angulaires des particules primaires.

11 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 11

12 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 12 Calcul d’environnement radiatif

13 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 13 Calcul d’environnement radiatif

14 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 14 Calcul d’environnement radiatif

15 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 15 Boite à outils Modèle géométrique

16 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 16 Modèle géométrique (setup) (CAO→GDML→G4)

17 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 17 Modèle géométrique (setup) (CAO→GDML→G4)

18 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 18 Modèle géométrique (setup) (CAO→GDML→G4)

19 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 19 Modèle géométrique (setup) (CAO→GDML→G4)

20 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 20 Modèle géométrique (setup) (CAO→GDML→G4)

21 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 21 Run Evènements Trajectoires Interactions (Hits) Analyse Interface root

22 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 22 Deux démarches suivant qu’on a à faire à: Des détecteurs On s’intéresse à la réponse aux flux incidents : signal, et/ou bruit. −Performances (efficacité, résolution, linéarité, temps mort …) −Bruit de fond −Définition/dimensionnement de l’expérience De l’électronique On s’intéresse plutôt à l’intégrale de l’énergie reçue, ou au flux. −Dégradation, effet de la dose sur les performances −Sensibilité aux SEU −Activation Qualification ; approche « pire cas »

23 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 23 Typiquement G4 donne une carte des dépôts d’énergie dus à telles ou telles particules, tel ou tel processus, dans tel ou tel volume/détecteur. Il ne simule pas la réponse du semiconducteur création de paires électrons-trous dérive des charges, formation du signal latch-up etc. Quoique…

24 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 24 Scintillateurs → module optique Semiconducteur → Programmation de modules complémentaires Voir par exemple les présentations de D. Brandt au GSUW’13 Transports des phonons (http://space-env.esa.int/indico/materialDisplay.py?contribId=14&sessionId=12&materialId=slides&confId=19) Transport des charges (http://space-env.esa.int/indico/materialDisplay.py?contribId=15&sessionId=12&materialId=slides&confId=19)

25 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 25 Le plus souvent on utilise les sorties de G4 comme entrées d’un outil de calcul spécifique Transport de charge, TCAD etc. Thèse Bob Dirks

26 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 26 Inversement, une simulation TCAD peut servir d’entrée à un calcul sous Geant4. Notamment modélisation du partage de charge entre pixels

27 Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 2013 27 Merci de votre attention !