MUON/AliMUONv1.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *      SigmaEffect_thetadegrees                                                                  *
   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 purpeateose. It is      *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 /////////////////////////////////////////////////////////
  19 //  Manager and hits classes for set:MUON version 1    //
  20 /////////////////////////////////////////////////////////
  21
  22 #include <TRandom.h>
  23 #include <TF1.h>
  24 #include <TClonesArray.h>
  25 #include <TRandom.h>
  26 #include <TVirtualMC.h>
  27
  28 #include "AliMUONv1.h"
  29 #include "AliConst.h"
  30 #include "AliMUONChamber.h"
  31 #include "AliMUONConstants.h"
  32 #include "AliMUONFactory.h"
  33 #include "AliMUONHit.h"
  34 #include "AliMUONTriggerCircuit.h"
  35 #include "AliMUONGeometryBuilder.h"
  36 #include "AliMagF.h"
  37 #include "AliRun.h"
  38 #include "AliMC.h"
  39
  40 ClassImp(AliMUONv1)
  41
  42 //___________________________________________
  43 AliMUONv1::AliMUONv1()
  44   : AliMUON(),
  45     fStepManagerVersionOld(kFALSE),
  46     fAngleEffect(kTRUE),
  47     fStepMaxInActiveGas(0.6),
  48     fStepSum(0x0),
  49     fDestepSum(0x0),
  50     fTrackMomentum(),
  51     fTrackPosition(),
  52     fElossRatio(0x0),
  53     fAngleEffect10(0x0),
  54     fAngleEffectNorma(0x0)
  55 {
  56 // Default constructor
  57 }
  58
  59 //___________________________________________
  60 AliMUONv1::AliMUONv1(const char *name, const char *title)
  61   : AliMUON(name,title),
  62     fStepManagerVersionOld(kFALSE),
  63     fAngleEffect(kTRUE),
  64     fStepMaxInActiveGas(0.6),
  65     fStepSum(0x0),
  66     fDestepSum(0x0),
  67     fTrackMomentum(),
  68     fTrackPosition(),
  69     fElossRatio(0x0),
  70     fAngleEffect10(0x0),
  71     fAngleEffectNorma(0x0)
  72 {
  73 // Standard onstructor
  74
  75     // By default include all stations
  76     AliMUONFactory factory;
  77     factory.Build(this, title);
  78
  79     fStepSum   = new Float_t [AliMUONConstants::NCh()];
  80     fDestepSum = new Float_t [AliMUONConstants::NCh()];
  81     for (Int_t i=0; i<AliMUONConstants::NCh(); i++) {
  82       fStepSum[i] =0.0;
  83       fDestepSum[i]=0.0;
  84     }
  85     // Ratio of particle mean eloss with respect MIP's Khalil Boudjemline, sep 2003, PhD.Thesis and Particle Data Book
  86     fElossRatio = new TF1("ElossRatio","[0]+[1]*x+[2]*x*x+[3]*x*x*x+[4]*x*x*x*x",0.5,5.);
  87     fElossRatio->SetParameter(0,1.02138);
  88     fElossRatio->SetParameter(1,-9.54149e-02);
  89     fElossRatio->SetParameter(2,+7.83433e-02);
  90     fElossRatio->SetParameter(3,-9.98208e-03);
  91     fElossRatio->SetParameter(4,+3.83279e-04);
  92
  93     // Angle effect in tracking chambers at theta =10 degres as a function of ElossRatio (Khalil BOUDJEMLINE sep 2003 Ph.D Thesis) (in micrometers)
  94     fAngleEffect10 = new TF1("AngleEffect10","[0]+[1]*x+[2]*x*x",0.5,3.0);
  95     fAngleEffect10->SetParameter(0, 1.90691e+02);
  96     fAngleEffect10->SetParameter(1,-6.62258e+01);
  97     fAngleEffect10->SetParameter(2,+1.28247e+01);
  98     // Angle effect: Normalisation form theta=10 degres to theta between 0 and 10 (Khalil BOUDJEMLINE sep 2003 Ph.D Thesis)
  99     // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 100     fAngleEffectNorma = new TF1("AngleEffectNorma","[0]+[1]*x+[2]*x*x+[3]*x*x*x",0.0,10.0);
 101     fAngleEffectNorma->SetParameter(0,4.148);
 102     fAngleEffectNorma->SetParameter(1,-6.809e-01);
 103     fAngleEffectNorma->SetParameter(2,5.151e-02);
 104     fAngleEffectNorma->SetParameter(3,-1.490e-03);
 105 }
 106
 107 //_____________________________________________________________________________
 108 AliMUONv1::AliMUONv1(const AliMUONv1& right)
 109   : AliMUON(right)
 110 {
 111   // copy constructor (not implemented)
 112
 113   Fatal("AliMUONv1", "Copy constructor not provided.");
 114 }
 115
 116 //___________________________________________
 117 AliMUONv1::~AliMUONv1()
 118 {
 119 // Destructor
 120
 121   delete [] fStepSum;
 122   delete [] fDestepSum;
 123   delete fElossRatio;
 124   delete fAngleEffect10;
 125   delete fAngleEffectNorma;
 126 }
 127
 128 //_____________________________________________________________________________
 129 AliMUONv1& AliMUONv1::operator=(const AliMUONv1& right)
 130 {
 131   // assignement operator (not implemented)
 132
 133   // check assignement to self
 134   if (this == &right) return *this;
 135
 136   Fatal("operator =", "Assignement operator not provided.");
 137
 138   return *this;
 139 }
 140
 141 //__________________________________________________
 142 void AliMUONv1::CreateGeometry()
 143 {
 144 //
 145 // Construct geometry using geometry builder
 146 //
 147
 148   fGeometryBuilder->CreateGeometry();
 149 }
 150
 151 //________________________________________________________________
 152 void AliMUONv1::CreateMaterials()
 153 {
 154 //
 155 // Construct materials using geometry builder
 156 //
 157
 158   fGeometryBuilder->CreateMaterials();
 159 }
 160
 161 //___________________________________________
 162 void AliMUONv1::Init()
 163 {
 164    //
 165    // Initialize Tracking Chambers
 166    //
 167
 168    if(fDebug) printf("\n%s: Start Init for version 1 - CPC chamber type\n\n",ClassName());
 169    Int_t i;
 170    for (i=0; i<AliMUONConstants::NCh(); i++) {
 171        ( (AliMUONChamber*) (*fChambers)[i])->Init();
 172    }
 173
 174    //
 175    // Initialize geometry
 176    //
 177    fGeometryBuilder->InitGeometry();
 178    if(fDebug) printf("\n%s: Finished Init for version 1 - CPC chamber type\n",ClassName());
 179
 180    //cp
 181    if(fDebug) printf("\n%s: Start Init for Trigger Circuits\n",ClassName());
 182    for (i=0; i<AliMUONConstants::NTriggerCircuit(); i++) {
 183      ( (AliMUONTriggerCircuit*) (*fTriggerCircuits)[i])->Init(i);
 184    }
 185    if(fDebug) printf("%s: Finished Init for Trigger Circuits\n",ClassName());
 186    //cp
 187 }
 188
 189 //__________________________________________________________________
 190 Int_t  AliMUONv1::GetChamberId(Int_t volId) const
 191 {
 192 // Check if the volume with specified  volId is a sensitive volume (gas)
 193 // of some chamber and returns the chamber number;
 194 // if not sensitive volume - return 0.
 195 // ---
 196
 197 /*
 198   for (Int_t i = 1; i <= AliMUONConstants::NCh(); i++)
 199     if (volId==((AliMUONChamber*)(*fChambers)[i-1])->GetGid()) return i;
 200 */
 201   for (Int_t i = 1; i <= AliMUONConstants::NCh(); i++)
 202     if ( ((AliMUONChamber*)(*fChambers)[i-1])->IsSensId(volId) ) return i;
 203
 204   return 0;
 205 }
 206 //_______________________________________________________________________________
 207 void AliMUONv1::StepManager()
 208 {
 209   // Stepmanager for the chambers
 210
 211  if (fStepManagerVersionOld) {
 212     StepManagerOld();
 213     return;
 214   }
 215
 216   // Only charged tracks
 217   if( !(gMC->TrackCharge()) ) return;
 218   // Only charged tracks
 219
 220   // Only gas gap inside chamber
 221   // Tag chambers and record hits when track enters
 222   static Int_t   idvol=-1;
 223   Int_t   iChamber=0;
 224   Int_t   id=0;
 225   Int_t   copy;
 226   const  Float_t kBig = 1.e10;
 227
 228
 229   //
 230   // Only gas gap inside chamber
 231   // Tag chambers and record hits when track enters
 232   id=gMC->CurrentVolID(copy);
 233   iChamber = GetChamberId(id);
 234   idvol = iChamber -1;
 235
 236   if (idvol == -1) return;
 237
 238   // Filling TrackRefs file for MUON. Our Track references are the active volume of the chambers
 239   if ( (gMC->IsTrackEntering() || gMC->IsTrackExiting() ) )
 240     AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 241
 242    if( gMC->IsTrackEntering() ) {
 243      Float_t theta = fTrackMomentum.Theta();
 244      if ((TMath::Pi()-theta)*kRaddeg>=15.) gMC->SetMaxStep(fStepMaxInActiveGas); // We use Pi-theta because z is negative
 245   }
 246
 247 //  if (GetDebug()) {
 248 //     Float_t z = ( (AliMUONChamber*)(*fChambers)[idvol])->Z() ;
 249 //      Info("StepManager Step","Active volume found %d chamber %d Z chamber is %f ",idvol,iChamber, z);
 250 //   }
 251   // Particule id and mass,
 252   Int_t     ipart = gMC->TrackPid();
 253   Float_t   mass  = gMC->TrackMass();
 254
 255   fDestepSum[idvol]+=gMC->Edep();
 256   // Get current particle id (ipart), track position (pos)  and momentum (mom)
 257   if ( fStepSum[idvol]==0.0 )  gMC->TrackMomentum(fTrackMomentum);
 258   fStepSum[idvol]+=gMC->TrackStep();
 259
 260 //   if (GetDebug()) {
 261 //     Info("StepManager Step","iChamber %d, Particle %d, theta %f phi %f mass %f StepSum %f eloss %g",
 262 //       iChamber,ipart, fTrackMomentum.Theta()*kRaddeg, fTrackMomentum.Phi()*kRaddeg, mass, fStepSum[idvol], gMC->Edep());
 263 //     Info("StepManager Step","Track Momentum %f %f %f", fTrackMomentum.X(), fTrackMomentum.Y(), fTrackMomentum.Z()) ;
 264 //     gMC->TrackPosition(fTrackPosition);
 265 //     Info("StepManager Step","Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z()) ;
 266 //   }
 267
 268   // Track left chamber or StepSum larger than fStepMaxInActiveGas
 269   if ( gMC->IsTrackExiting() ||
 270        gMC->IsTrackStop() ||
 271        gMC->IsTrackDisappeared()||
 272        (fStepSum[idvol]>fStepMaxInActiveGas) ) {
 273
 274     if   ( gMC->IsTrackExiting() ||
 275            gMC->IsTrackStop() ||
 276            gMC->IsTrackDisappeared() ) gMC->SetMaxStep(kBig);
 277
 278     gMC->TrackPosition(fTrackPosition);
 279     Float_t theta = fTrackMomentum.Theta();
 280     Float_t phi   = fTrackMomentum.Phi();
 281
 282     TLorentzVector backToWire( fStepSum[idvol]/2.*sin(theta)*cos(phi),
 283                                fStepSum[idvol]/2.*sin(theta)*sin(phi),
 284                                fStepSum[idvol]/2.*cos(theta),0.0       );
 285     //     if (GetDebug())
 286     //       Info("StepManager Exit","Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z()) ;
 287     //     if (GetDebug())
 288     //        Info("StepManager Exit ","Track backToWire %f %f %f",backToWire.X(),backToWire.Y(),backToWire.Z()) ;
 289     fTrackPosition-=backToWire;
 290
 291     //-------------- Angle effect
 292     // Ratio between energy loss of particle and Mip as a function of BetaGamma of particle (Energy/Mass)
 293
 294     Float_t betaxGamma    = fTrackMomentum.P()/mass;//  pc/mc2
 295     Float_t sigmaEffect10degrees;
 296     Float_t sigmaEffectThetadegrees;
 297     Float_t eLossParticleELossMip;
 298     Float_t yAngleEffect=0.;
 299     Float_t thetawires      =  TMath::Abs( TMath::ASin( TMath::Sin(TMath::Pi()-theta) * TMath::Sin(phi) ) );// We use Pi-theta because z is negative
 300
 301
 302     if (fAngleEffect){
 303     if ( (betaxGamma >3.2)   &&  (thetawires*kRaddeg<=15.) ) {
 304       betaxGamma=TMath::Log(betaxGamma);
 305       eLossParticleELossMip = fElossRatio->Eval(betaxGamma);
 306       // 10 degrees is a reference for a model (arbitrary)
 307       sigmaEffect10degrees=fAngleEffect10->Eval(eLossParticleELossMip);// in micrometers
 308       // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 309       sigmaEffectThetadegrees =  sigmaEffect10degrees/fAngleEffectNorma->Eval(thetawires*kRaddeg);  // For 5mm gap
 310       if ( (iChamber==1)  ||  (iChamber==2) )
 311         sigmaEffectThetadegrees/=(1.09833e+00+1.70000e-02*(thetawires*kRaddeg)); // The gap is different (4mm)
 312       yAngleEffect=1.e-04*gRandom->Gaus(0,sigmaEffectThetadegrees); // Error due to the angle effect in cm
 313     }
 314     }
 315
 316     // One hit per chamber
 317     GetMUONData()->AddHit(fIshunt,
 318                           gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(),
 319                           iChamber, ipart,
 320                           fTrackPosition.X(),
 321                           fTrackPosition.Y()+yAngleEffect,
 322                           fTrackPosition.Z(),
 323                           gMC->TrackTime(),
 324                           fTrackMomentum.P(),
 325                           theta,
 326                           phi,
 327                           fStepSum[idvol],
 328                           fDestepSum[idvol],
 329                           fTrackPosition.X(),
 330                           fTrackPosition.Y(),
 331                           fTrackPosition.Z());
 332
 333 //     if (GetDebug()){
 334 //       Info("StepManager Exit","Particle exiting from chamber %d",iChamber);
 335 //       Info("StepManager Exit","StepSum %f eloss geant %g ",fStepSum[idvol],fDestepSum[idvol]);
 336 //       Info("StepManager Exit","Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z()) ;
 337 //     }
 338     fStepSum[idvol]  =0; // Reset for the next event
 339     fDestepSum[idvol]=0; // Reset for the next event
 340   }
 341 }
 342
 343 //__________________________________________
 344 void AliMUONv1::StepManagerOld()
 345 {
 346   // Old Stepmanager for the chambers
 347   Int_t          copy, id;
 348   static Int_t   idvol =-1;
 349   static Int_t   vol[2];
 350   Int_t          ipart;
 351   TLorentzVector pos;
 352   TLorentzVector mom;
 353   Float_t        theta,phi;
 354   Float_t        destep, step;
 355
 356   static Float_t sstep;
 357   static Float_t eloss, eloss2, xhit, yhit, zhit, tof, tlength;
 358   const  Float_t kBig = 1.e10;
 359   static Float_t hits[15];
 360
 361   TClonesArray &lhits = *fHits;
 362
 363   //
 364   //
 365   // Only charged tracks
 366   if( !(gMC->TrackCharge()) ) return;
 367   //
 368   // Only gas gap inside chamber
 369   // Tag chambers and record hits when track enters
 370   id=gMC->CurrentVolID(copy);
 371   vol[0] = GetChamberId(id);
 372   idvol = vol[0] -1;
 373
 374   if (idvol == -1) return;
 375
 376   //
 377   // Get current particle id (ipart), track position (pos)  and momentum (mom)
 378   gMC->TrackPosition(pos);
 379   gMC->TrackMomentum(mom);
 380
 381   ipart  = gMC->TrackPid();
 382
 383   //
 384   // momentum loss and steplength in last step
 385   destep = gMC->Edep();
 386   step   = gMC->TrackStep();
 387   // cout<<"------------"<<step<<endl;
 388   //
 389   // record hits when track enters ...
 390   if( gMC->IsTrackEntering()) {
 391
 392       gMC->SetMaxStep(fMaxStepGas);
 393       Double_t tc = mom[0]*mom[0]+mom[1]*mom[1];
 394       Double_t rt = TMath::Sqrt(tc);
 395       Double_t pmom = TMath::Sqrt(tc+mom[2]*mom[2]);
 396       Double_t tx = mom[0]/pmom;
 397       Double_t ty = mom[1]/pmom;
 398       Double_t tz = mom[2]/pmom;
 399       Double_t s  = ((AliMUONChamber*)(*fChambers)[idvol])
 400           ->ResponseModel()
 401           ->Pitch()/tz;
 402       theta   = Float_t(TMath::ATan2(rt,Double_t(mom[2])))*kRaddeg;
 403       phi     = Float_t(TMath::ATan2(Double_t(mom[1]),Double_t(mom[0])))*kRaddeg;
 404       hits[0] = Float_t(ipart);         // Geant3 particle type
 405       hits[1] = pos[0]+s*tx;            // X-position for hit
 406       hits[2] = pos[1]+s*ty;            // Y-position for hit
 407       hits[3] = pos[2]+s*tz;            // Z-position for hit
 408       hits[4] = theta;                  // theta angle of incidence
 409       hits[5] = phi;                    // phi angle of incidence
 410       hits[8] = 0;//PadHits does not exist anymore  (Float_t) fNPadHits;    // first padhit
 411       hits[9] = -1;                     // last pad hit
 412       hits[10] = mom[3];                // hit momentum P
 413       hits[11] = mom[0];                // Px
 414       hits[12] = mom[1];                // Py
 415       hits[13] = mom[2];                // Pz
 416       tof=gMC->TrackTime();
 417       hits[14] = tof;                   // Time of flight
 418       tlength  = 0;
 419       eloss    = 0;
 420       eloss2   = 0;
 421       sstep=0;
 422       xhit     = pos[0];
 423       yhit     = pos[1];
 424       zhit     = pos[2];
 425       Chamber(idvol).ChargeCorrelationInit();
 426       // Only if not trigger chamber
 427
 428 //       printf("---------------------------\n");
 429 //       printf(">>>> Y =  %f \n",hits[2]);
 430 //       printf("---------------------------\n");
 431
 432
 433
 434      //  if(idvol < AliMUONConstants::NTrackingCh()) {
 435 //        //
 436 //        //  Initialize hit position (cursor) in the segmentation model
 437 //        ((AliMUONChamber*) (*fChambers)[idvol])
 438 //            ->SigGenInit(pos[0], pos[1], pos[2]);
 439 //       } else {
 440 //        //geant3->Gpcxyz();
 441 //        //printf("In the Trigger Chamber #%d\n",idvol-9);
 442 //       }
 443   }
 444   eloss2+=destep;
 445   sstep+=step;
 446
 447   // cout<<sstep<<endl;
 448
 449   //
 450   // Calculate the charge induced on a pad (disintegration) in case
 451   //
 452   // Mip left chamber ...
 453   if( gMC->IsTrackExiting() || gMC->IsTrackStop() || gMC->IsTrackDisappeared()){
 454       gMC->SetMaxStep(kBig);
 455       eloss   += destep;
 456       tlength += step;
 457
 458       Float_t x0,y0,z0;
 459       Float_t localPos[3];
 460       Float_t globalPos[3] = {pos[0], pos[1], pos[2]};
 461       gMC->Gmtod(globalPos,localPos,1);
 462
 463       if(idvol < AliMUONConstants::NTrackingCh()) {
 464 // tracking chambers
 465           x0 = 0.5*(xhit+pos[0]);
 466           y0 = 0.5*(yhit+pos[1]);
 467           z0 = 0.5*(zhit+pos[2]);
 468       } else {
 469 // trigger chambers
 470           x0 = xhit;
 471           y0 = yhit;
 472           z0 = 0.;
 473       }
 474
 475
 476       //      if (eloss >0)  MakePadHits(x0,y0,z0,eloss,tof,idvol);
 477
 478
 479       hits[6] = tlength;   // track length
 480       hits[7] = eloss2;    // de/dx energy loss
 481
 482
 483       //      if (fNPadHits > (Int_t)hits[8]) {
 484       //          hits[8] = hits[8]+1;
 485       //          hits[9] = 0: // PadHits does not exist anymore (Float_t) fNPadHits;
 486       //}
 487 //
 488 //    new hit
 489
 490       new(lhits[fNhits++])
 491           AliMUONHit(fIshunt, gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), vol,hits);
 492       eloss = 0;
 493       //
 494       // Check additional signal generation conditions
 495       // defined by the segmentation
 496       // model (boundary crossing conditions)
 497       // only for tracking chambers
 498   } else if
 499       ((idvol < AliMUONConstants::NTrackingCh()) &&
 500        ((AliMUONChamber*) (*fChambers)[idvol])->SigGenCond(pos[0], pos[1], pos[2]))
 501   {
 502       ((AliMUONChamber*) (*fChambers)[idvol])
 503           ->SigGenInit(pos[0], pos[1], pos[2]);
 504
 505       Float_t localPos[3];
 506       Float_t globalPos[3] = {pos[0], pos[1], pos[2]};
 507       gMC->Gmtod(globalPos,localPos,1);
 508
 509       eloss    += destep;
 510
 511       // if (eloss > 0 && idvol < AliMUONConstants::NTrackingCh())
 512       //        MakePadHits(0.5*(xhit+pos[0]),0.5*(yhit+pos[1]),pos[2],eloss,tof,idvol);
 513       xhit     = pos[0];
 514       yhit     = pos[1];
 515       zhit     = pos[2];
 516       eloss = 0;
 517       tlength += step ;
 518       //
 519       // nothing special  happened, add up energy loss
 520   } else {
 521       eloss   += destep;
 522       tlength += step ;
 523   }
 524 }