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

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

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

Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 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

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

Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 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

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

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

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

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

Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 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 »

Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 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…

Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin Scintillateurs → module optique Semiconducteur → Programmation de modules complémentaires Voir par exemple les présentations de D. Brandt au GSUW’13 Transports des phonons ( Transport des charges (

Réseau Semiconducteurs, journée Simulations, IPNO, 17 juin 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

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

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