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Einfache Manipulationen (Löschen, Verschieben und Extraktion von Punkten in einem Knoten) im Quadtree ...



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Eine kurze einfache Einführung in Quadtrees ...



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Screenshots erstellen mit C++ und OpenGL. Hört sich nicht so schwer an ...



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Die Bahnen welche die Erde um die Sonne zieht sind sehr komplex, da viele Parameter diese Bewegung beeinflussen. Für viele Anwendungen ist aber der Stand der Sonne relativ zu einem Punkt auf der Oberfläche der Erde zu einem gegebenen Zeitpunkt substanziell.



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Ein Strahl propagiert in Richtung eines Polygons in 3d. Wird das Polygon getroffen oder nicht?



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Meine Umsetzung eines GJK-Algorithmus, welcher benutzt werden kann, um zwei konvexe Polynome in 2d/3d auf Kollision zu testen.



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Simulationen von Teilchen(Elektronen, Protonen, Photonen) beim Durchgang durch Materie ist in der Physik ein immanentes Problem. Ziel von Programmen, welche sich mit diesen Problemen beschäftigen ist, für ein gegebenes Material bestimmte Eigenschaften zu ermitteln. Z.B. die Rückstreueigenschaften von einer Oberfläche oder wie Wahrscheinlich eine Transmission ist. Teilchen werden auf eine Oberfläche geschossen, und dringen unter Umständen in diese ein. Das Programm berechnet die Ablenkung der Teilchen infolge von Stößen und bei jedem Stoß erleiden die Teilchen einen Energieverlust. Von einer anfangs festgelegten Teilchenanzahl(Anzahl der Simulierten Teilchen) wird ein Teil zurückgestreut, absorbiert und ein Teil transmittiert. Daraus können wir die Koeffizienten(z.B. den Transmmissionskoeffizient berechnen, der angibt wie viel Prozent der Teilchen transmittiert werden).
Die meisten Programme berechnen die Kollisionen mittels der Monte-Carlo-Methode. Ebenso sind viele Programme alt und demzufolge in älteren Sprachen verfasst(Fortran o.ä.)

Die Programme::

• Casino
• penelope
• Geant4

casino

Windows Programm(läuft unter Linux nur mit Wine)

keine Einsicht in den Quelltext

keine Doku :(

neue Version läuft nicht stabil

einfach zu benutzen und zu installieren

Von den Entwicklern gibt es keine Informationen bzw. Rückmeldungen(Ergebnisse des Programms sind oft nicht nachzuvollziehen)

penelope

Penelope(PENetration and Energy LOss of Positrons and Electrons) ist in Fortran geschrieben. Der Zugang zu dem Programm(inkl. Quelltext) ist von der Nuclear Energy Agency limitiert. Um Zugang zu dem Programm zu erhalten muss auf deren Homepage ein Zugriff beantragt werden. Die meisten Universitäten haben hier die Möglichkeit dazu.

Es gibt eine GUI (graphische Oberfläche), pyPENELOPE. Diese ist in Python geschrieben und benutzt die Bibliotheken von Penelope. Simulationen zu erstellen ist mit pyPENELOPE relativ einfach(dank der GUI). Ohne direkten Zugriff auf Penelope können somit deren Daten benutzt werden.

Mehr Infos über pyPENELOPE:

• pyPENELOPE - sourceforge
• pyPENELOPE - launchpad

der Quellcode von Penelope ist nicht komplett frei zugänglich

penelope ist in Fortran geschrieben (iehk) :)

Der Support (für pyPENELOPE) ist super

Doku für (py)PENELOPE ist vorhanden :)

Der Zugang zum Source Code und die Dokumentation ist zwar da, aber der Zugang zum Programm ist von der NEA beschränkt. Der Code von Penelope ist aktuell(letzte Version 2011). Ob Fortran ein Vorteil oder Nachteil sei dahingestellt. Simulationen direkt mit Penelope zu erstellen ist nicht einfach. Textfiles müssen als Ausgang für eine Simulation erstellt werden(Simulationsparameter, Oberfläche...). Solange der Quelltext von Penelope nicht benötigt wird kann sehr wohl pyPENELOPE verwendet werden. Dadurch ergeben sich keine Nachteile.

Mit pyPENELOPE können Simulationen leicht erstellt werden. Die graphische Oberfläche stellt die Ergebnisse graphisch dar. Es können PENEPMA-Simulationen erstellt werden. Hier stellt man die Parameter ein(Einfallswinkel der Teilchen, Teilchenart wie z.B. Elektronen, Photonen oder Protonen, Materialdicke) und das Programm berechnet Die Rückstreuwahrscheinlichkeit in Abhängigkeit vom Winkel, Koeffizienten...). Die Ergebnisse sind auch als Textfiles vorhanden, welche man selbst weiterverarbeiten kann. Die zweite Art ist die SHOWER-Simulation. Die Parameter, welche eingestellt werden können sind die gleichen wie die in der PENEPMA-Simulation. Das Programm berechnet für jedes einfallende Teilchen die Trajektorie und speicher diese in einer Textdatei. Diese enthält u.a. die kartesischen Koordinaten und Energie für jeden Schritt. Damit kann jedes Teilchen genau verfolgt werden(wie es das Material durchläuft). Diese Textdateien werden meistens recht groß (Gb).

Energien zwischen ~keV und ~MeV können simuliert werden.

Der Code von Penelope wurde in Geant4 eingeglieder.

Eine pyPENELOPE (PENEPMA) Simulation sieht so aus: Das Bild zeigt den Anteil der rückgestreuten Elektronen. Die Energie der einfallenden Teilchen war 10 keV. Diese wurden unter einem Winkel von 55 raad auf die Oberfläche geschossen. Die x-Achse stellt die Rückstreuenergie dar. Die y-Achse die Wahrscheinlichkeitsverteilung der rückgestreuten Teilchen. Daraus lässt sich die Wahrscheinlichkeit einer Rückstreuung bei einer bestimmten Energie ist.

Geant4

Geant4 ist ein Toolkit, welches am Cern entwickelt wurde. Der Einsatz davon sind hauptsächlich Experimente am Cern (LHC...). Geant4 wird aber auch sonst (außerhalb von Cern) weit verbreitet verwendet. Ziel von Geant4 ist die Simulation von hochenergetischen Teilchen.

Für niederenergetische Simulationen wurde der Penelope-Code in Geant4 implementiert.

Geant4 ist in C++ geschrieben :)

das Programm ist gewaltig - der Einstieg ist nicht so einfach

Simulationen zu erstellen ist nicht einfach

geschrieben in C++

open source :)

Dokumentation

Geant4 ist sicher eines der besten Programme die es gibt. Die Zeit die man braucht um es zu installieren und Simulationen zu erstellen sind es aber wert.

Zusammenfassung

Das Arbeiten mit pyPENELOPE ist relativ angenehm. Mit begrenzter Zeit lässt sich hier sicher das beste Ergebnis erzielen. Ist genug Zeit vorhanden, so ist Geant4 sicher ein Versuch wert :)

Geant4 ist eher gedacht für hochenergetische und Penelope für niederenergetische Simulationen.

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