Garfieldの使い方

Garfieldとは、CERNで開発されたガス検出器のシミュレーションプログラムです。 日本でもGarfieldはよく使われていますが、少なくとも私が知る限りでは 日本語で書かれた解説サイトは存在しません(誰か知っていたら教えてください)。 それならば自分で作ってしまおうということでこのページを作成しました。 尚、ここが正しいとは限りませんので参照する場合は自分の責任においてお願いします。 また、間違いを発見しましたらご連絡くださると幸いです。

もくじ

• インストール
• 実行
• 入力ファイルの構成
• CELLセクション
• GASセクション
• FIELDセクション
• DRIFTセクション
• 変数の扱い
• 小技

Garfieldのインストール

Garfieldの実行

nagayosi@gp11% 7-garfield < inputfile

入力ファイルの構成

Garfieldでは、大文字と小文字を区別しない(と思う)。また、コマンドを完全に綴らないで省略して書いてもよい。例えば、"INTEGRATION-PARAMETERS"というコマンドを使いたいときは、これを"INT-PAR"や"Int-par"などと省略してもよい。

CELLセクション

• PLANE

Plane 位置[cm] 電圧[V]

Plane y 10.0 v 1000.0

＜注意＞
二つの平面が交わるとエラーとなり、両方の平面が消える。

• TUBE

Tube r=半径 V=印加電圧

TUBE r={c_rad} V={c_volt}

• ROWS

Row
ラベル 本数 直径[cm] X座標[cm] Y座標[cm]
ラベル 本数 直径[cm] X座標[cm] Y座標[cm]
...
(空行)

Row
ラベル 本数 直径[cm] X座標[cm] Y座標[cm] 電圧[V] 長さ[cm] 張力[g] 密度[g/cm^3]
...
(空行)

Rows 
s 1 0.0050 0.0 0.0 3000.0 15.0 30.0 8.93

a 5 0.0049 (0.0100*i) -0.0020 1000.0

GASセクション

ここでは、使用するガスを決定する。また、ドリフト速度などのガスの性質を表示することもできる。 よくガス検出器に使われる以下の代表的なガスについては、そのままガスの種類を指定できる(built-in)。

• ARGON-20-ETHANE-80
• ARGON-50-ETHANE-50
• ARGON-80-ETHANE-20
• ARGON-73-METHANE-20-PROPANOL-7
• CO2
• CO2-80-ETHANE-20
• CO2-90-ETHANE-10
• CO2-90-ISOBUTANE-10
• ETHANE
• METHANE
• ISOBUTANE

＜例＞

Argon-80-Ethane-20

• HEED

• MAGBOLTZ

＜例＞

MAGBOLTZ ARGON 80 ETHANE 20 ...
         electric-field-range 50.0 400000.0 N-E 50 ...
         mobility 1.7*10^(-6)

＜例＞

Global gasfile `AR8ETHANE2_HF.DAT`
Call inquire_file(gasfile,exist)
If exist Then
  Get {gasfile}
Else
  MAGBOLTZ ARGON 80 ETHANE 20 ...
           electric-field-range 50.0 400000.0 N-E 50 ...
           mobility 1.7*10^(-6)
  Write {gasfile}
Endif

• Option

＜例＞

Option gas-print gas-plot

また、オプションではないが、

TEMPERATURE 300 K
PRESSURE 1.0 atm

FIELDセクション

DRIFTセクション

変数の扱い

＜例1＞

Global a_volt = 5000.0
Global c_volt = 0.0
...
&CELL
Plane y 10.0 v {a_volt}
Plane y -10.0 v {c_volt}

Global pitch=0.04
Global xcen=0.0
Global xmin=xcen-(pitch/2.0)
Global xmax=xcen+(pitch/2.0)

&GAS
Global fname `AR8ETHANE2.DAT`
Call inquire_file(fname,exist)
If exist then
  Get {fname}
Else
  MAGBOLTZ ARGON 80 ETHANE 20 ...
           electric-field-range 50.0 220000.0 ...
           mobility 1.7*10^(-6)
  Write {fname}
Endif

小技

• コマンド行の継続

• shellコマンド

$ shell command

＜例＞

$ ls -a
Global gas_file `AR8ETHANE2.DAT`
$ ls -l {gas_file}

• ファイルへの出力

> filename
(Garfield commands)
>

Global fname `townsend.dat`
Call drift_electron(-0.01,0.04,status,time,diffusion,townsend)
> {fname}
Say "{townsend}"
>

*----.----1----.----2----.----3----.----4----.----5----.----6----.----7----.----8----.----9----.---10----.---11----.---12----.---13--
% Created 06/01/03 At 21.34.39 < none > OUTPUT   "Printed output               "
  (Garfield$B$+$i$N=PNO(B)

このコマンド(?)は、開きたいファイルが存在しないとき(新規のファイルに書き込むとき)はそのファイルを生成し、存在する場合は既にあるファイルの末尾に書き足している。従って、条件を変えて計算をやり直す場合などは、既に存在するファイルを消す必要がある。これはGarfieldを実行する前に手で消しても良いが、Garfield内で次のようにしてもよい。

Global fieldfile `field_kiban_2um.dat`
Call inquire file(fieldfile,exist)
If exist Then
  Say "Old {fieldfile} is being removed."
  $ rm {fieldfile}
Endif

Global zlim=thick+0.0021
> {fieldfile}
Plot graph E on '{a_radi}*cos(2*pi*t)+{xcen},{a_radi}*sin(2*pi*t)+{ycen},{zlim}' N 75 print
Say "test"
>