EMCAL/AliEMCAL.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 //_________________________________________________________________________
  19 // Base Class for EMCAL description:
  20 // This class contains material definitions
  21 // for the EMCAL - It does not place the detector in Alice
  22 //*-- Author: Yves Schutz (SUBATECH)
  23 //
  24 //*-- Additional Contributions: Sahal Yacoob (LBNL/UCT)
  25 //
  26 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  27
  28 // --- ROOT system ---
  29 class TFile;
  30 #include <TFolder.h>
  31 #include <TTree.h>
  32 #include <TVirtualMC.h>
  33 #include <TH1F.h>
  34 #include <TF1.h>
  35 #include <TRandom.h>
  36
  37 // --- Standard library ---
  38
  39 // --- AliRoot header files ---
  40 #include "AliMagF.h"
  41 #include "AliEMCAL.h"
  42 #include "AliEMCALGetter.h"
  43 #include "AliRun.h"
  44 #include "AliEMCALSDigitizer.h"
  45 #include "AliEMCALDigitizer.h"
  46 #include "AliAltroBuffer.h"
  47
  48 ClassImp(AliEMCAL)
  49 Double_t AliEMCAL::fgCapa        = 1.;        // 1pF
  50 Int_t    AliEMCAL::fgOrder       = 2 ;
  51 Double_t AliEMCAL::fgTimeMax     = 2.56E-5 ;  // each sample is over 100 ns fTimeMax/fTimeBins
  52 Double_t AliEMCAL::fgTimePeak    = 4.1E-6 ;   // 4 micro seconds
  53 Double_t AliEMCAL::fgTimeTrigger = 100E-9 ;      // 100ns, just for a reference
  54
  55 //____________________________________________________________________________
  56 AliEMCAL::AliEMCAL():AliDetector()
  57 {
  58   // Default ctor
  59   fName = "EMCAL" ;
  60 }
  61
  62 //____________________________________________________________________________
  63 AliEMCAL::AliEMCAL(const char* name, const char* title): AliDetector(name,title)
  64 {
  65   //   ctor : title is used to identify the layout
  66
  67   fHighCharge        = 8.2 ;          // adjusted for a high gain range of 5.12 GeV (10 bits)
  68   fHighGain          = 6.64 ;
  69   fHighLowGainFactor = 16. ;          // adjusted for a low gain range of 82 GeV (10 bits)
  70   fLowGainOffset     = 1 ;            // offset added to the module id to distinguish high and low gain data
  71 }
  72
  73 //____________________________________________________________________________
  74 AliEMCAL::~AliEMCAL()
  75 {
  76
  77 }
  78
  79 //____________________________________________________________________________
  80 void AliEMCAL::Copy(AliEMCAL & emcal)
  81 {
  82   TObject::Copy(emcal) ;
  83   emcal.fHighCharge        = fHighCharge ;
  84   emcal.fHighGain          = fHighGain ;
  85   emcal.fHighLowGainFactor = fHighLowGainFactor ;
  86   emcal.fLowGainOffset     = fLowGainOffset;
  87 }
  88
  89 //____________________________________________________________________________
  90 AliDigitizer* AliEMCAL::CreateDigitizer(AliRunDigitizer* manager) const
  91 {
  92   return new AliEMCALDigitizer(manager);
  93 }
  94
  95 //____________________________________________________________________________
  96 void AliEMCAL::CreateMaterials()
  97 {
  98   // Definitions of materials to build EMCAL and associated tracking media.
  99   // media number in idtmed are 1599 to 1698.
 100
 101   // --- Air ---
 102   Float_t aAir[4]={12.0107,14.0067,15.9994,39.948};
 103   Float_t zAir[4]={6.,7.,8.,18.};
 104   Float_t wAir[4]={0.000124,0.755267,0.231781,0.012827};
 105   Float_t dAir = 1.20479E-3;
 106   AliMixture(0, "Air$", aAir, zAir, dAir, 4, wAir) ;
 107
 108   // --- Lead ---
 109   AliMaterial(1, "Pb$", 207.2, 82, 11.35, 0.56, 0., 0, 0) ;
 110
 111
 112   // --- The polysterene scintillator (CH) ---
 113   Float_t aP[2] = {12.011, 1.00794} ;
 114   Float_t zP[2] = {6.0, 1.0} ;
 115   Float_t wP[2] = {1.0, 1.0} ;
 116   Float_t dP = 1.032 ;
 117
 118   AliMixture(2, "Polystyrene$", aP, zP, dP, -2, wP) ;
 119
 120   // --- Aluminium ---
 121   AliMaterial(3, "Al$", 26.98, 13., 2.7, 8.9, 999., 0, 0) ;
 122   // ---         Absorption length is ignored ^
 123
 124   // 25-aug-04 by PAI - see  PMD/AliPMDv0.cxx for STEEL definition
 125   Float_t asteel[4] = { 55.847,51.9961,58.6934,28.0855 };
 126   Float_t zsteel[4] = { 26.,24.,28.,14. };
 127   Float_t wsteel[4] = { .715,.18,.1,.005 };
 128   AliMixture(4, "STAINLESS STEEL$", asteel, zsteel, 7.88, 4, wsteel);
 129
 130   // DEFINITION OF THE TRACKING MEDIA
 131
 132   // for EMCAL: idtmed[1599->1698] equivalent to fIdtmed[0->100]
 133   Int_t * idtmed = fIdtmed->GetArray() - 1599 ;
 134   Int_t   isxfld = gAlice->Field()->Integ() ;
 135   Float_t sxmgmx = gAlice->Field()->Max() ;
 136
 137   // Air                                                                         -> idtmed[1599]
 138  AliMedium(0, "Air$", 0, 0,
 139              isxfld, sxmgmx, 10.0, 1.0, 0.1, 0.1, 10.0, 0, 0) ;
 140
 141   // The Lead                                                                      -> idtmed[1600]
 142
 143   AliMedium(1, "Lead$", 1, 0,
 144              isxfld, sxmgmx, 10.0, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0, 0) ;
 145
 146  // The scintillator of the CPV made of Polystyrene scintillator                   -> idtmed[1601]
 147   AliMedium(2, "Scintillator$", 2, 1,
 148             isxfld, sxmgmx, 10.0, 0.001, 0.1, 0.001, 0.001, 0, 0) ;
 149
 150   // Various Aluminium parts made of Al                                            -> idtmed[1602]
 151   AliMedium(3, "Al$", 3, 0,
 152              isxfld, sxmgmx, 10.0, 0.1, 0.1, 0.001, 0.001, 0, 0) ;
 153
 154   // 25-aug-04 by PAI : see  PMD/AliPMDv0.cxx for STEEL definition                 -> idtmed[1603]
 155   AliMedium(4, "S steel$", 4, 0,
 156              isxfld, sxmgmx, 10.0, 0.1, 0.1, 0.001, 0.001, 0, 0) ;
 157
 158 // --- Set decent energy thresholds for gamma and electron tracking
 159
 160   // Tracking threshold for photons and electrons in Lead
 161   Float_t cutgam=10.e-5; // 100 kev;
 162   Float_t cutele=10.e-5; // 100 kev;
 163   TString ntmp(GetTitle());
 164   ntmp.ToUpper();
 165   if(ntmp.Contains("10KEV")) {
 166     cutele = cutgam = 1.e-5;
 167   } else if(ntmp.Contains("50KEV")) {
 168     cutele = cutgam = 5.e-5;
 169   } else if(ntmp.Contains("100KEV")) {
 170     cutele = cutgam = 1.e-4;
 171   } else if(ntmp.Contains("200KEV")) {
 172     cutele = cutgam = 2.e-4;
 173   } else if(ntmp.Contains("500KEV")) {
 174     cutele = cutgam = 5.e-4;
 175   }
 176
 177   gMC->Gstpar(idtmed[1600],"CUTGAM", cutgam);
 178   gMC->Gstpar(idtmed[1600],"CUTELE", cutele); // 1MEV -> 0.1MEV; 15-aug-05
 179   gMC->Gstpar(idtmed[1600],"BCUTE",  cutgam);  // BCUTE and BCUTM start from GUTGUM
 180   gMC->Gstpar(idtmed[1600],"BCUTM",  cutgam);  // BCUTE and BCUTM start from GUTGUM
 181   // --- Generate explicitly delta rays in Lead ---
 182   gMC->Gstpar(idtmed[1600], "LOSS",3.) ;
 183   gMC->Gstpar(idtmed[1600], "DRAY",1.) ;
 184   gMC->Gstpar(idtmed[1600], "DCUTE", cutele) ;
 185   gMC->Gstpar(idtmed[1600], "DCUTM", cutele) ;
 186
 187 // --- in aluminium parts ---
 188   gMC->Gstpar(idtmed[1602],"CUTGAM", cutgam) ;
 189   gMC->Gstpar(idtmed[1602],"CUTELE", cutele) ;
 190   gMC->Gstpar(idtmed[1602],"BCUTE",  cutgam);  // BCUTE and BCUTM start from GUTGUM
 191   gMC->Gstpar(idtmed[1602],"BCUTM",  cutgam);  // BCUTE and BCUTM start from GUTGUM
 192   gMC->Gstpar(idtmed[1602], "LOSS",3.) ;
 193   gMC->Gstpar(idtmed[1602], "DRAY",1.) ;
 194   gMC->Gstpar(idtmed[1602], "DCUTE", cutele) ;
 195   gMC->Gstpar(idtmed[1602], "DCUTM", cutele) ;
 196
 197 // --- and finally thresholds for photons and electrons in the scintillator ---
 198   gMC->Gstpar(idtmed[1601],"CUTGAM", cutgam) ;
 199   gMC->Gstpar(idtmed[1601],"CUTELE", cutele) ;// 1MEV -> 0.1MEV; 15-aug-05
 200   gMC->Gstpar(idtmed[1601],"BCUTE",  cutgam);  // BCUTE and BCUTM start from GUTGUM
 201   gMC->Gstpar(idtmed[1601],"BCUTM",  cutgam);  // BCUTE and BCUTM start from GUTGUM
 202   gMC->Gstpar(idtmed[1601], "LOSS",3.) ; // generate delta rays
 203   gMC->Gstpar(idtmed[1601], "DRAY",1.) ;
 204   gMC->Gstpar(idtmed[1601], "DCUTE", cutele) ;
 205   gMC->Gstpar(idtmed[1601], "DCUTM", cutele) ;
 206
 207   // S steel -
 208   gMC->Gstpar(idtmed[1603],"CUTGAM", cutgam);
 209   gMC->Gstpar(idtmed[1603],"CUTELE", cutele);
 210   gMC->Gstpar(idtmed[1603],"BCUTE",  cutgam);  // BCUTE and BCUTM start from GUTGUM
 211   gMC->Gstpar(idtmed[1603],"BCUTM",  cutgam);  // BCUTE and BCUTM start from GUTGUM
 212   // --- Generate explicitly delta rays
 213   gMC->Gstpar(idtmed[1603], "LOSS",3.);
 214   gMC->Gstpar(idtmed[1603], "DRAY",1.);
 215   gMC->Gstpar(idtmed[1603], "DCUTE", cutele) ;
 216   gMC->Gstpar(idtmed[1603], "DCUTM", cutele) ;
 217
 218   //set constants for Birk's Law implentation
 219   fBirkC0 =  1;
 220   fBirkC1 =  0.013/dP;
 221   fBirkC2 =  9.6e-6/(dP * dP);
 222
 223 }
 224
 225 //____________________________________________________________________________
 226 void AliEMCAL::Digits2Raw()
 227 {
 228   // convert digits of the current event to raw data
 229   AliEMCALLoader * loader = dynamic_cast<AliEMCALLoader*>(fLoader) ;
 230
 231   // get the digits
 232   loader->LoadDigits();
 233   TClonesArray* digits = loader->Digits() ;
 234
 235   if (!digits) {
 236     Error("Digits2Raw", "no digits found !");
 237     return;
 238   }
 239
 240   // get the digitizer
 241   loader->LoadDigitizer();
 242   AliEMCALDigitizer * digitizer = dynamic_cast<AliEMCALDigitizer *>(loader->Digitizer())  ;
 243
 244   // get the geometry
 245   AliEMCALGeometry* geom = GetGeometry();
 246   if (!geom) {
 247     Error("Digits2Raw", "no geometry found !");
 248     return;
 249   }
 250
 251   // some digitization constants
 252   const Int_t    kDDLOffset = 0x800;
 253   const Int_t    kThreshold = 1;
 254   const Int_t    kChannelsperDDL = 897 ;
 255   AliAltroBuffer* buffer = NULL;
 256   Int_t prevDDL = -1;
 257   Int_t adcValuesLow[fkTimeBins];
 258   Int_t adcValuesHigh[fkTimeBins];
 259
 260   // loop over digits (assume ordered digits)
 261   for (Int_t iDigit = 0; iDigit < digits->GetEntries(); iDigit++) {
 262     AliEMCALDigit* digit = dynamic_cast<AliEMCALDigit *>(digits->At(iDigit)) ;
 263     if (digit->GetAmp() < kThreshold)
 264       continue;
 265     Int_t iDDL = digit->GetId() / kChannelsperDDL ;
 266     // for each DDL id is numbered from 1 to  kChannelsperDDL -1
 267     Int_t idDDL = digit->GetId() - iDDL * ( kChannelsperDDL - 1 ) ;
 268     // new DDL
 269     if (iDDL != prevDDL) {
 270       // write real header and close previous file
 271       if (buffer) {
 272         buffer->Flush();
 273         buffer->WriteDataHeader(kFALSE, kFALSE);
 274         delete buffer;
 275       }
 276
 277       // open new file and write dummy header
 278       TString fileName("EMCAL_") ;
 279       fileName += (iDDL + kDDLOffset) ;
 280       fileName += ".ddl" ;
 281       buffer = new AliAltroBuffer(fileName.Data(), 1);
 282       buffer->WriteDataHeader(kTRUE, kFALSE);  //Dummy;
 283
 284       prevDDL = iDDL;
 285     }
 286
 287     // out of time range signal (?)
 288     if (digit->GetTimeR() > GetRawFormatTimeMax() ) {
 289       buffer->FillBuffer(digit->GetAmp());
 290       buffer->FillBuffer(GetRawFormatTimeBins() );  // time bin
 291       buffer->FillBuffer(3);          // bunch length
 292       buffer->WriteTrailer(3, idDDL, 0, 0);  // trailer
 293
 294       // calculate the time response function
 295     } else {
 296       Double_t energy = 0 ;
 297       energy = digit->GetAmp() * digitizer->GetECAchannel() + digitizer->GetECApedestal() ;
 298
 299       Bool_t lowgain = RawSampledResponse(digit->GetTimeR(), energy, adcValuesHigh, adcValuesLow) ;
 300
 301       if (lowgain)
 302         buffer->WriteChannel(iDDL, 0, fLowGainOffset,
 303                              GetRawFormatTimeBins(), adcValuesLow, kThreshold);
 304       else
 305         buffer->WriteChannel(iDDL, 0, 0,
 306                              GetRawFormatTimeBins(), adcValuesHigh, kThreshold);
 307
 308     }
 309   }
 310
 311   // write real header and close last file
 312   if (buffer) {
 313     buffer->Flush();
 314     buffer->WriteDataHeader(kFALSE, kFALSE);
 315     delete buffer;
 316   }
 317
 318   loader->UnloadDigits();
 319 }
 320
 321 //____________________________________________________________________________
 322 void AliEMCAL::Hits2SDigits()
 323 {
 324 // create summable digits
 325
 326   AliEMCALSDigitizer emcalDigitizer(fLoader->GetRunLoader()->GetFileName().Data()) ;
 327   emcalDigitizer.SetEventRange(0, -1) ; // do all the events
 328   emcalDigitizer.ExecuteTask() ;
 329 }
 330
 331 //____________________________________________________________________________
 332 AliLoader* AliEMCAL::MakeLoader(const char* topfoldername)
 333 {
 334 //different behaviour than standard (singleton getter)
 335 // --> to be discussed and made eventually coherent
 336  fLoader = new AliEMCALLoader(GetName(),topfoldername);
 337  return fLoader;
 338 }
 339
 340 //__________________________________________________________________
 341 Double_t AliEMCAL::RawResponseFunction(Double_t *x, Double_t *par)
 342 {
 343   // Shape of the electronics raw reponse:
 344   // It is a semi-gaussian, 2nd order Gamma function of the general form
 345   // v(t) = n**n * Q * A**n / C *(t/tp)**n * exp(-n * t/tp) with
 346   // tp : peaking time par[0]
 347   // n  : order of the function
 348   // C  : integrating capacitor in the preamplifier
 349   // A  : open loop gain of the preamplifier
 350   // Q  : the total APD charge to be measured Q = C * energy
 351
 352   Double_t signal ;
 353   Double_t xx = x[0] - ( fgTimeTrigger + par[3] ) ;
 354
 355   if (xx < 0 || xx > fgTimeMax)
 356     signal = 0. ;
 357   else {
 358     Double_t fac = par[0] * TMath::Power(fgOrder, fgOrder) * TMath::Power(par[1], fgOrder) / fgCapa ;
 359     signal = fac * par[2] * TMath::Power(xx / fgTimePeak, fgOrder) * TMath::Exp(-fgOrder * (xx / fgTimePeak)) ;
 360   }
 361   return signal ;
 362 }
 363
 364 //__________________________________________________________________
 365 Double_t AliEMCAL::RawResponseFunctionMax(Double_t charge, Double_t gain)
 366 {
 367   return ( charge * TMath::Power(fgOrder, fgOrder) * TMath::Power(gain, fgOrder)
 368      / ( fgCapa * TMath::Exp(fgOrder) ) );
 369
 370 }
 371 //__________________________________________________________________
 372 Bool_t AliEMCAL::RawSampledResponse(
 373 const Double_t dtime, const Double_t damp, Int_t * adcH, Int_t * adcL) const
 374 {
 375   // for a start time dtime and an amplitude damp given by digit,
 376   // calculates the raw sampled response AliEMCAL::RawResponseFunction
 377
 378   const Int_t kRawSignalOverflow = 0x3FF ;
 379   Bool_t lowGain = kFALSE ;
 380
 381   TF1 signalF("signal", RawResponseFunction, 0, GetRawFormatTimeMax(), 4);
 382
 383   for (Int_t iTime = 0; iTime < GetRawFormatTimeBins(); iTime++) {
 384     signalF.SetParameter(0, GetRawFormatHighCharge() ) ;
 385     signalF.SetParameter(1, GetRawFormatHighGain() ) ;
 386     signalF.SetParameter(2, damp) ;
 387     signalF.SetParameter(3, dtime) ;
 388     Double_t time = iTime * GetRawFormatTimeMax() / GetRawFormatTimeBins() ;
 389     Double_t signal = signalF.Eval(time) ;
 390     if ( static_cast<Int_t>(signal+0.5) > kRawSignalOverflow ){  // larger than 10 bits
 391       signal = kRawSignalOverflow ;
 392       lowGain = kTRUE ;
 393     }
 394     adcH[iTime] =  static_cast<Int_t>(signal + 0.5) ;
 395
 396     signalF.SetParameter(0, GetRawFormatLowCharge() ) ;
 397     signalF.SetParameter(1, GetRawFormatLowGain() ) ;
 398     signal = signalF.Eval(time) ;
 399     if ( static_cast<Int_t>(signal+0.5) > kRawSignalOverflow)  // larger than 10 bits
 400       signal = kRawSignalOverflow ;
 401     adcL[iTime] = static_cast<Int_t>(0.5 + signal ) ;
 402
 403   }
 404   return lowGain ;
 405 }
 406
 407 //____________________________________________________________________________
 408 void AliEMCAL::SetTreeAddress()
 409 {
 410   // Linking Hits in Tree to Hits array
 411   TBranch *branch;
 412   //  char branchname[20];
 413   //  sprintf(branchname,"%s",GetName());
 414   // Branch address for hit tree
 415   TTree *treeH = TreeH();
 416   if (treeH) {
 417     //    treeH->Print();
 418     branch = treeH->GetBranch(GetName());
 419     if (branch) {
 420         if (fHits == 0x0)
 421         fHits= new TClonesArray("AliEMCALHit",1000);
 422         branch->SetAddress(&fHits);
 423     } else {
 424       Warning("SetTreeAddress","<%s> Failed",GetName());
 425     }
 426   } else {
 427     //    Warning("SetTreeAddress"," no treeH ");
 428   }
 429 }