.. _[t-sed]:

[ T-SED ] セクション
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PHITS は、巨視的な体系内での放射線挙動を解析する計算コードですので、
マイクロドジメトリなどで使われる DNA や細胞サイズの微視的な領域内での付与
エネルギー（lineal energy (:math:`y`) もしくは specific energy (:math:`z`)）分布を、
**[t-deposit]** や **[t-heat]** などを用いて直接計算することはできません。
そこで、飛跡構造解析の結果に基づいて構築した計算式を用いて、微小領域に
おけるエネルギー付与分布を計算するタリー **[t-sed]** を導入しました。
このタリーを用いれば、:math:`\delta` 線やオージェ電子による寄与も
考慮して、微小領域における :math:`y` 分布や :math:`z` 分布を計算することができます。
なお、sed の名前の由来は、Specific Energy Distribution です。
計算方法の詳細は、下記の文献 [#tsed1]_ [#tsed2]_ を参照してください。
また、**[delta ray]** セクションによってコントロールする :math:`\delta` 線の発生機能は、
本タリーとは併用できませんのでご注意ください。
本タリーを使用する場合は、EGS モードを On にして電子・陽電子のカットオフエネルギーを
10 keV もしくは 100 keV に指定してください
（**negs=1 or 2**; **emin(12-13)=0.01 or 0.1**）。

**[t-sed]** は任意の物質中の微小領域内付与エネルギー分布をタリーします。
ただし、水以外の物質に対する精度検証は行っていませんので、ご注意ください。
その際、**[t-heat]** と異なり、dose は、荷電粒子のエネルギー付与だけを
タリーします。したがって、**[t-sed]** を使い中性子の輸送計算を行う場合は、
event generator mode (**e-mode>=1**) にする必要があります。
微小領域の付与エネルギーを表す単位として、deposit energy :math:`\varepsilon` (MeV)、
lineal energy :math:`y` (keV/um)、specific energy :math:`z` (Gy) があります。
各単位の詳細は、ICRU Report 36 をご参照ください。

.. rst-class:: no-caption-number

.. list-table:: **mesh**
   :header-rows: 0

   * - value
     - explanation
   * - **reg, r-z, xyz**
     - メッシュ型。
       メッシュ型サブセクションが必要です。

.. include:: ./commontally/volume.rst
.. include:: ./commontally/iechrl.rst
.. rst-class:: no-caption-number

.. list-table:: **model**
   :header-rows: 0

   * - value
     - explanation
   * - **0, 1** (D=0)
     - **0**: old model（文献 [#tsed1]_, [#tsed2]_）。
       **1**: new model (paper under preparation)

.. rst-class:: no-caption-number

.. list-table:: **se-unit**
   :header-rows: 0

   * - value
     - explanation
   * - **0, 1, 2, 3**
     - 微小領域の付与エネルギー単位。
       **0**: Number of ionizations and electronic excitations.
       **model=1** のときのみ選択可。
       **1**: Deposit energy :math:`\varepsilon` [MeV]
       **2**: Lineal energy :math:`y` [keV/um]
       **3**: Specific energy :math:`z` [Gy]

.. rst-class:: no-caption-number

.. list-table:: **cdiam**
   :header-rows: 0

   * - value
     - explanation
   * - （省略可、D=1.0）
     - ターゲット領域（球）の直径。単位は um で 0.001-2.0 まで指定可能。
       負値で指定した場合は、酸素からの Auger 電子によるピークを考慮しません。


.. rst-class:: no-caption-number

.. list-table:: **se-type**
   :header-rows: 0

   * - value
     - explanation
   * - **1, 2, 3, 4, 5**
     - 付与エネルギーメッシュ（単位は **se-unit** で指定）。
       メッシュサブセクションの定義方法は :numref:`sec-mesh-type` を参照。
       （**ne**, **emin**, **emax** などで指定）。
       実行中に ``Warning: Z bin is not enough!`` と出た場合は、ここで指定する
       specific energy（もしくは lineal energy）の範囲が狭すぎて、マイクロドジメトリ関数で
       分布が正しく計算できないことを示しています。
       この場合、**emin** を下げる、**emax** を上げる、**ne** を大きくするなどの対応が必要です。
       微少領域の直径が 1 um の Lineal energy を計算する場合
       （**cdiam=1.0**, **se-unit=2**）、**se-type=3**, **emin=0.01**, **emax=10000.0**,
       **ne=60** 以上が適当です。

.. rst-class:: no-caption-number

.. list-table:: **part**
   :header-rows: 0

   * - value
     - explanation
   * - **all** （省略時）, 粒子名
     - タリーする粒子。

.. rst-class:: no-caption-number

.. list-table:: **axis**
   :header-rows: 0

   * - value
     - explanation
   * - **sed, reg, x, y, z, r**
     - 出力データの x 軸。
   * - **xy, yz, xz, rz**
     - 2次元表示。

.. include:: ./commontally/samepage.rst
.. include:: ./commontally/file.rst
.. include:: ./commontally/resfile.rst
.. rst-class:: no-caption-number

.. list-table:: **unit**
   :header-rows: 0

   * - value
     - explanation
   * - **1, 2, 3, 4, 5, 6**
     - **1**: Track [cm/(keV/um)/source]
       **2**: Dose [MeV/(keV/um)/source] :math:`y*f(y)` に比例
       **3**: Track [cm/ln(keV/um)/source]
       **4**: Dose [MeV/ln(keV/um)/source] :math:`y*d(y)` に比例
       **5**: Track [cm/source]
       **6**: Dose [MeV/source]
   * - **7, 8**
     - **7**: :math:`y*f(y)` [dimensionless] ただし :math:`\int f(y)dy=1` に規格化。
       **8**: :math:`y*d(y)` [keV/um] ただし :math:`\int d(y)dy=1` に規格化。
       **se-unit=2** の場合です。
       **se-unit=1,3** の場合は、[keV/um] が [MeV] もしくは [Gy] となります。

.. include:: ./commontally/factor.rst

Version 3.02 より新たな **unit=7,8** が加わりました。
どちらもマイクロドジメトリ分野でよく使われる形式で、:math:`f(y)` と
:math:`d(y)` は、それぞれ lineal energy, :math:`y` に対する飛跡及び線量の
確率密度 (probability density function) を表します。
**unit=7,8** の結果は、それぞれ **unit=2,4** の結果と比例関係にありますが、
前者は確率密度の積分値が 1 に規格化されているため、その絶対値が異なります。
また、**sum over** の代わりに、**unit=7** の場合は頻度平均（Frequency mean）、
**unit=8** の場合は線量平均（Dose mean）の値が出力されます。
ただし、その誤差は出力されません（常に 0.000 となる）。
なお、**unit=7,8** は、**axis=sed** のみ有効となります。

.. include:: ./commontally/title.rst
.. include:: ./commontally/angel.rst
.. include:: ./commontally/sangel.rst
.. include:: ./commontally/2d-type.rst
.. include:: ./commontally/gshow.rst
.. include:: ./commontally/rshow.rst
.. include:: ./commontally/gslat.rst
.. include:: ./commontally/x-txt.rst
.. include:: ./commontally/y-txt.rst
.. include:: ./commontally/z-txt.rst
.. include:: ./commontally/resol.rst
.. include:: ./commontally/width.rst
.. include:: ./commontally/trcl.rst
.. include:: ./commontally/material.rst
.. include:: ./commontally/volmat.rst
.. rst-class:: no-caption-number

.. list-table:: **letmat**
   :header-rows: 0

   * - value
     - explanation
   * - （省略可）
     - LET (:math:`dE/dx`) を評価する物質番号。
       省略時は、実際の物質です。
       物質を指定する場合の密度は、**[Material]** セクションで定義された密度となります。
       したがって、水に対する LET 分布を計算したい場合、**[Material]** セクションで、
       水の密度が 1 g/cm^3 となるように定義する必要があります。
       また、負の場合は電子・陽電子の :math:`dE/dx` として 1 g/cm^3 の水に対する値が参照されます。
       詳しくは、``phits/recommendation/ParticleTherapy`` を参照してください。

.. rst-class:: no-caption-number

.. list-table:: **rhomat**
   :header-rows: 0

   * - value
     - explanation
   * - （省略可, D=1.0）
     - **letmat** で定義した物質の密度 [g/cm^3]。
       **[t-sed]** は水に対して開発されたモデルですが、水以外の物質に適用する
       場合は **rhomat** の定義が必要となります。

.. include:: ./commontally/epsout.rst
.. include:: ./commontally/maxangel.rst
.. include:: ./commontally/ctmin.rst
.. include:: ./commontally/ctmax.rst
.. include:: ./commontally/chmin.rst
.. include:: ./commontally/chmax.rst
.. include:: ./commontally/stdcut.rst

.. [#tsed1] T. Sato, R. Watanabe and K. Niita, "Development of a calculation method for estimating the specific energy distribution in complex radiation fields," Radiat. Prot. Dosim. 122, 41-45 (2006).
.. [#tsed2] T. Sato, Y. Kase, R. Watanabe, K. Niita and L. Sihver, "Biological dose estimation for charged-particle therapy using an improved PHITS code coupled with a microdosimetric kinetic model," Radiat. Res. 171, 107-117 (2009).