geant4如何获取粒子打在闪烁体上产生的脉冲波形，用代码演示一下

在 Geant4 中，可以使用 G4Scintillation 类来模拟闪烁体中粒子的能量沉积和闪烁光发射过程。对于闪烁体中的光信号，可以使用 G4SensitiveDetector 类来进行处理。

下面是一个简单的示例代码，演示如何获取闪烁体中粒子打击产生的脉冲波形。假设我们有一个 10cm x 10cm x 1cm 的闪烁体，其闪烁光产额为 10000 光子/MeV。我们将在其中投射一些质子，并在闪烁体上安装一个简单的光探测器，以记录每个质子的脉冲波形。

#include "G4Scintillation.hh"
#include "G4SDManager.hh"
#include "G4VSensitiveDetector.hh"
#include "G4OpticalPhoton.hh"

class MySensitiveDetector : public G4VSensitiveDetector
{
public:
    MySensitiveDetector(G4String name) : G4VSensitiveDetector(name) {}

    virtual void Initialize(G4HCofThisEvent* HCE)
    {
        // 在事件开始前初始化探测器
        hitsCollection = new G4THitsCollection<MyHit>("MyHitCollection", collectionName[0]);
        G4int hcID = G4SDManager::GetSDMpointer()->GetCollectionID(collectionName[0]);
        HCE->AddHitsCollection(hcID, hitsCollection);
    }

    virtual G4bool ProcessHits(G4Step* step, G4TouchableHistory* history)
    {
        // 处理每个粒子的能量沉积，产生的光子信息
        G4Track* track = step->GetTrack();
        G4ParticleDefinition* particle = track->GetDefinition();
        G4double energyDeposit = step->GetTotalEnergyDeposit();
        G4StepPoint* preStep = step->GetPreStepPoint();
        G4StepPoint* postStep = step->GetPostStepPoint();
        G4ThreeVector position = postStep->GetPosition();
        G4ThreeVector momentum = postStep->GetMomentum();
        G4double time = postStep->GetGlobalTime();

        if (particle == G4OpticalPhoton::OpticalPhotonDefinition()) {
            // 处理光子信息
            MyHit* hit = new MyHit();
            hit->SetPosition(position);
            hit->SetMomentum(momentum);
            hit->SetTime(time);
            hitsCollection->insert(hit);
        } else {
            // 处理能量沉积信息
            // ...
        }

        return true;
    }

private:
    G4THitsCollection<MyHit>* hitsCollection;
};

int main(int argc, char** argv)
{
    G4RunManager* runManager = new G4RunManager();

    // 设置材料属性
    G4NistManager* nist = G4NistManager::Instance();
    G4Material* scintillator = nist->FindOrBuildMaterial("G4_PLASTIC_SC_VINYLTOLUENE");

    // 设置几何形状
    G4Box* solid = new G4Box("solid", 5*cm, 5*cm, 0.5*cm);
    G4LogicalVolume* logic = new G4LogicalVolume(solid, scintillator, "logic");
    G4VPhysicalVolume* physical = new G4PVPlacement(nullptr, G4ThreeVector(), logic, "physical", nullptr, false, 0);

    // 设置闪烁光模型
    G4Scintillation* scintillation = new G4Scintillation();
    scintillation->SetScintillationYieldFactor(10000); // 设置闪烁光产额
    logic->SetUserLimits(new G4UserLimits(1.0*mm)); // 设置能量沉积阈值

    // 设置光探测器
    MySensitiveDetector* sensitiveDetector = new MySensitiveDetector("MySensitiveDetector");
    G4SDManager::GetSDMpointer()->AddNewDetector(sensitiveDetector);
    logic->SetSensitiveDetector(sensitiveDetector);

    // 运行一个简单的事件
    runManager->Initialize();
    G4ParticleTable* particleTable = G4ParticleTable::GetParticleTable();
    G4ParticleDefinition* proton = particleTable->FindParticle("proton");
    G4PrimaryParticle* primaryParticle = new G4PrimaryParticle(proton, 10*MeV, G4ThreeVector(0, 0, -1*cm));
    G4PrimaryVertex* primaryVertex = new G4PrimaryVertex(G4ThreeVector(), 0);
    primaryVertex->SetPrimary(primaryParticle);
    G4Event* event = new G4Event();
    event->AddPrimaryVertex(primaryVertex);
    runManager->BeamOn(event);

    // 输出每个粒子打在光探测器上产生的脉冲波形
    G4THitsMap<G4double>* hitsMap = sensitiveDetector->GetHitsMap();
    for (auto it = hitsMap->GetMap()->begin(); it != hitsMap->GetMap()->end(); ++it) {
        G4double time = it->first;
        G4double energy = *(it->second);
        std::cout << time << ", " << energy << std::endl;
    }

    return 0;
}

在上面的示例代码中，我们定义了一个自定义的敏感探测器 `MySensitiveDetector`，它继承了 `G4VSensitiveDetector` 类，并实现了其中的 `Initialize()` 和 `ProcessHits()` 方法，用于处理每个粒子的能量沉积和光子信息。在 `Initialize()` 方法中，我们初始化了一个 `G4THitsCollection<MyHit>` 对象，用于存储每个光子的位置、动量和时间信息。在 `ProcessHits()` 方法中，我们判断当前粒子是否为光子，如果是，则将其位置、动量和时间信息存储到 `MyHit` 对象中，然后插入到 `G4THitsCollection<MyHit>` 集合中。在主函数中，我们创建了一个 `MySensitiveDetector` 对象，并将其设置为闪烁体的敏感探测器。然后我们运行了一个简单的事件，投射了一些质子，并记录了每个光子打在光探测器上产生的脉冲波形。最后，我们输出了每个光子的时间和能量信息。

需要注意的是，在实际应用中，我们可能需要对模拟结果进行后处理，以获得更准确的脉冲波形信息。例如，我们可能需要考虑光子在闪烁体中的传输损失、反射损失和散射损失等因素。此外，我们还需要考虑光探测器的量子效率、探测器响应和噪声等因素，以将模拟结果与实际测量结果进行比较。