MUON/AliMUONv1.cxx

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  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 //-----------------------------------------------------------------------------
  19 // Class AliMUONv1
  20 // --------------------
  21 // AliDetector class for MUON subsystem which implements
  22 // functions for simulation
  23 //-----------------------------------------------------------------------------
  24
  25 #include "AliMUONv1.h"
  26 #include "AliMUONConstants.h"
  27 #include "AliMUONResponseFactory.h"
  28 #include "AliMUONHit.h"
  29 #include "AliMUONGeometryBuilder.h"
  30 #include "AliMUONGeometry.h"
  31 #include "AliMUONGeometryTransformer.h"
  32 #include "AliMUONGeometryModule.h"
  33 #include "AliMUONStringIntMap.h"
  34 #include "AliMUONGeometryDetElement.h"
  35
  36 #include "AliMpDEManager.h"
  37
  38 #include "AliConst.h"
  39 #include "AliMagF.h"
  40 #include "AliRun.h"
  41 #include "AliMC.h"
  42 #include "AliTrackReference.h"
  43 #include "AliLog.h"
  44
  45 #include <TRandom.h>
  46 #include <TF1.h>
  47 #include <TClonesArray.h>
  48 #include <TRandom.h>
  49 #include <TVirtualMC.h>
  50 #include <TGeoMatrix.h>
  51
  52 #include <string>
  53
  54 #include "AliMUONVHitStore.h"
  55
  56 /// \cond CLASSIMP
  57 ClassImp(AliMUONv1)
  58 /// \endcond
  59
  60 //___________________________________________
  61 AliMUONv1::AliMUONv1()
  62   : AliMUON(),
  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 /// Default constructor
  74
  75   AliDebug(1,Form("default (empty) ctor this=%p",this));
  76 }
  77
  78 //___________________________________________
  79 AliMUONv1::AliMUONv1(const char *name, const char* title)
  80 : AliMUON(name, title),
  81     fAngleEffect(kTRUE),
  82     fStepMaxInActiveGas(0.6),
  83     fStepSum(0x0),
  84     fDestepSum(0x0),
  85     fTrackMomentum(),
  86     fTrackPosition(),
  87     fElossRatio(0x0),
  88     fAngleEffect10(0x0),
  89     fAngleEffectNorma(0x0)
  90 {
  91 /// Standard onstructor
  92
  93     AliDebug(1,Form("ctor this=%p",this));
  94
  95     // By default include all stations
  96
  97     fStepSum   = new Float_t [AliMUONConstants::NCh()];
  98     fDestepSum = new Float_t [AliMUONConstants::NCh()];
  99     for (Int_t i=0; i<AliMUONConstants::NCh(); i++) {
 100       fStepSum[i] =0.0;
 101       fDestepSum[i]=0.0;
 102     }
 103     // Ratio of particle mean eloss with respect MIP's Khalil Boudjemline, sep 2003, PhD.Thesis and Particle Data Book
 104     fElossRatio = new TF1("ElossRatio","[0]+[1]*x+[2]*x*x+[3]*x*x*x+[4]*x*x*x*x",0.5,5.);
 105     fElossRatio->SetParameter(0,1.02138);
 106     fElossRatio->SetParameter(1,-9.54149e-02);
 107     fElossRatio->SetParameter(2,+7.83433e-02);
 108     fElossRatio->SetParameter(3,-9.98208e-03);
 109     fElossRatio->SetParameter(4,+3.83279e-04);
 110
 111     // Angle effect in tracking chambers at theta =10 degres as a function of ElossRatio (Khalil BOUDJEMLINE sep 2003 Ph.D Thesis) (in micrometers)
 112     fAngleEffect10 = new TF1("AngleEffect10","[0]+[1]*x+[2]*x*x",0.5,3.0);
 113     fAngleEffect10->SetParameter(0, 1.90691e+02);
 114     fAngleEffect10->SetParameter(1,-6.62258e+01);
 115     fAngleEffect10->SetParameter(2,+1.28247e+01);
 116     // Angle effect: Normalisation form theta=10 degres to theta between 0 and 10 (Khalil BOUDJEMLINE sep 2003 Ph.D Thesis)
 117     // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 118     fAngleEffectNorma = new TF1("AngleEffectNorma","[0]+[1]*x+[2]*x*x+[3]*x*x*x",0.0,10.0);
 119     fAngleEffectNorma->SetParameter(0,4.148);
 120     fAngleEffectNorma->SetParameter(1,-6.809e-01);
 121     fAngleEffectNorma->SetParameter(2,5.151e-02);
 122     fAngleEffectNorma->SetParameter(3,-1.490e-03);
 123 }
 124
 125 //___________________________________________
 126 AliMUONv1::~AliMUONv1()
 127 {
 128 /// Destructor
 129
 130   AliDebug(1,Form("dtor this=%p",this));
 131   delete [] fStepSum;
 132   delete [] fDestepSum;
 133   delete fElossRatio;
 134   delete fAngleEffect10;
 135   delete fAngleEffectNorma;
 136 }
 137
 138 //__________________________________________________
 139 void AliMUONv1::CreateGeometry()
 140 {
 141 /// Construct geometry using geometry builder
 142
 143   fGeometryBuilder->CreateGeometry();
 144 }
 145
 146 //________________________________________________________________
 147 void AliMUONv1::CreateMaterials()
 148 {
 149 /// Construct materials using geometry builder
 150
 151   fGeometryBuilder->CreateMaterials();
 152 }
 153
 154 //________________________________________________________________
 155 void AliMUONv1::AddAlignableVolumes() const
 156 {
 157 /// Construct materials using geometry builder
 158
 159   GetGeometryTransformer()->AddAlignableVolumes();
 160 }
 161
 162
 163 //___________________________________________
 164 void AliMUONv1::Init()
 165 {
 166 /// Initialize geometry
 167
 168   AliDebug(1,"Start Init for version 1 - CPC chamber type");
 169
 170   fGeometryBuilder->InitGeometry();
 171   AliDebug(1,"Finished Init for version 1 - CPC chamber type");
 172
 173
 174   // Build segmentation
 175   // using geometry parametrisation
 176   //
 177   // Build response
 178   //
 179   AliMUONResponseFactory respFactory("default");
 180   respFactory.Build(this);
 181
 182 }
 183
 184 //__________________________________________________________________
 185 Int_t  AliMUONv1::GetGeomModuleId(Int_t volId) const
 186 {
 187 /// Check if the volume with specified  volId is a sensitive volume (gas)
 188 /// of some chamber and return the chamber number;
 189 /// if not sensitive volume - return 0.
 190
 191   for (Int_t i = 0; i < AliMUONConstants::NGeomModules(); i++) {
 192     if ( GetGeometry()->GetModule(i)->IsSensitiveVolume(volId) )
 193       return i;
 194   }
 195
 196   return -1;
 197 }
 198
 199 //_______________________________________________________________________________
 200 TString  AliMUONv1::CurrentVolumePath() const
 201 {
 202 /// Return current volume path
 203 /// (Could be removed when this function is available via gMC)
 204
 205   TString path = "";
 206   TString name;
 207   Int_t copyNo;
 208   Int_t imother = 0;
 209   do {
 210     name = gMC->CurrentVolOffName(imother);
 211     gMC->CurrentVolOffID(imother++, copyNo);
 212     TString add = "/";
 213     add += name;
 214     add += "_";
 215     add += copyNo;
 216     path.Insert(0,add);
 217   }
 218   while ( name != TString("ALIC") );
 219
 220   return path;
 221 }
 222
 223 //_______________________________________________________________________________
 224 void AliMUONv1::StepManager()
 225 {
 226 /// Step manager for the chambers
 227
 228   // Only charged tracks
 229   if( !(gMC->TrackCharge()) ) return;
 230   // Only charged tracks
 231
 232   // Only gas gap inside chamber
 233   // Tag chambers and record hits when track enters
 234   static Int_t   idvol=-1, iEnter = 0;
 235   Int_t   copy;
 236   const  Float_t kBig = 1.e10;
 237   static Double_t xyzEnter[3];
 238
 239   //
 240   // Only gas gap inside chamber
 241   // Tag chambers and record hits when track enters
 242   Int_t id=gMC->CurrentVolID(copy);
 243   Int_t iGeomModule = GetGeomModuleId(id);
 244   if (iGeomModule == -1) return;
 245
 246   // Detection elements id
 247   const AliMUONGeometryModule* kGeometryModule
 248     = GetGeometry()->GetModule(iGeomModule);
 249   AliMUONGeometryDetElement* detElement
 250     = kGeometryModule->FindBySensitiveVolume(CurrentVolumePath());
 251
 252   if (!detElement && iGeomModule < AliMUONConstants::NGeomModules()-2) {
 253     iGeomModule++;
 254     const AliMUONGeometryModule* kGeometryModule2
 255       = GetGeometry()->GetModule(iGeomModule);
 256     detElement
 257       = kGeometryModule2->FindBySensitiveVolume(CurrentVolumePath());
 258   }
 259
 260   Int_t detElemId = 0;
 261   if (detElement) detElemId = detElement->GetUniqueID();
 262
 263   if (!detElemId) {
 264     AliErrorStream()
 265          << "Geometry module id: "
 266          << setw(3) << iGeomModule << "  "
 267          << "Current SV: "
 268          <<  CurrentVolumePath()
 269          << "  detElemId: "
 270          << setw(5) << detElemId
 271          << endl;
 272     Double_t x, y, z;
 273     gMC->TrackPosition(x, y, z);
 274     AliErrorStream()
 275          << "   global position: "
 276          << x << ", " << y << ", " << z
 277          << endl;
 278     AliErrorStream() << "DetElemId not identified." << endl;
 279   }
 280
 281   Int_t iChamber = AliMpDEManager::GetChamberId(detElemId) + 1;
 282   idvol = iChamber -1;
 283
 284   // Filling TrackRefs file for MUON. Our Track references are the active volume of the chambers
 285   if ( (gMC->IsTrackEntering() || gMC->IsTrackExiting() ) ) {
 286     AliTrackReference* trackReference
 287       = AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 288     trackReference->SetUserId(detElemId);
 289   }
 290
 291   if( gMC->IsTrackEntering() ) {
 292      Float_t theta = fTrackMomentum.Theta();
 293      if ((TMath::Pi()-theta)*kRaddeg>=15.) gMC->SetMaxStep(fStepMaxInActiveGas); // We use Pi-theta because z is negative
 294      iEnter = 1;
 295      gMC->TrackPosition(xyzEnter[0], xyzEnter[1], xyzEnter[2]); // save coordinates of entrance point
 296   }
 297
 298    //   AliDebug(1,
 299    //       Form("Active volume found %d chamber %d Z chamber is %f ",idvol,iChamber,
 300    //            ( (AliMUONChamber*)(*fChambers)[idvol])->Z())) ;
 301   // Particule id and mass,
 302   Int_t     ipart = gMC->TrackPid();
 303   Float_t   mass  = gMC->TrackMass();
 304
 305   fDestepSum[idvol]+=gMC->Edep();
 306   // Get current particle id (ipart), track position (pos)  and momentum (mom)
 307   if ( fStepSum[idvol]==0.0 )  gMC->TrackMomentum(fTrackMomentum);
 308   fStepSum[idvol]+=gMC->TrackStep();
 309
 310   //  if (AliDebugLevel()) {
 311   //   AliDebug(1,Form("Step, iChamber %d, Particle %d, theta %f phi %f mass %f StepSum %f eloss %g",
 312   //                 iChamber,ipart, fTrackMomentum.Theta()*kRaddeg, fTrackMomentum.Phi()*kRaddeg,
 313   //         mass, fStepSum[idvol], gMC->Edep()));
 314   // AliDebug(1,Form("Step:Track Momentum %f %f %f", fTrackMomentum.X(), fTrackMomentum.Y(),
 315   //         fTrackMomentum.Z()));
 316   // gMC->TrackPosition(fTrackPosition);
 317   // AliDebug(1,Form("Step: Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),
 318   //         fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z())) ;
 319   //}
 320
 321   // Track left chamber or StepSum larger than fStepMaxInActiveGas
 322   if ( gMC->IsTrackExiting() ||
 323        gMC->IsTrackStop() ||
 324        gMC->IsTrackDisappeared()||
 325        (fStepSum[idvol]>fStepMaxInActiveGas) ) {
 326
 327     if   ( gMC->IsTrackExiting() ||
 328            gMC->IsTrackStop() ||
 329            gMC->IsTrackDisappeared() ) gMC->SetMaxStep(kBig);
 330     if (fDestepSum[idvol] == 0) {
 331       // AZ - no energy release
 332       fStepSum[idvol] = 0; // Reset for the next event
 333       iEnter = 0;
 334       return;
 335     }
 336
 337     gMC->TrackPosition(fTrackPosition);
 338     Float_t theta = fTrackMomentum.Theta();
 339     Float_t phi   = fTrackMomentum.Phi();
 340
 341     Int_t merge = 0;
 342     Double_t xyz0[3]={0}, xyz1[3]={0}, tmp[3]={0};
 343     if (gMC->IsTrackExiting() && iEnter != 0) {
 344       // AZ - this code is to avoid artificial hit splitting at the
 345       // "fake" boundary inside the same chamber. It will still produce
 346       // 2 hits but with the same coordinates (at the wire) to allow
 347       // their merging at the digitization level.
 348
 349       // Only for a track going from the entrance to the exit from the volume
 350       // Get local coordinates
 351       gMC->Gmtod(xyzEnter, xyz0, 1); // local coord. at the entrance
 352
 353       fTrackPosition.Vect().GetXYZ(tmp);
 354       gMC->Gmtod(tmp, xyz1, 1); // local coord. at the exit
 355       Float_t dx = xyz0[0] - xyz1[0];
 356       Float_t dy = xyz0[1] - xyz1[1];
 357       Float_t thLoc = TMath::ATan2 (TMath::Sqrt(dx*dx+dy*dy), TMath::Abs(xyz0[2]-xyz1[2]));
 358       if (thLoc * TMath::RadToDeg() < 15) merge = 1;
 359     }
 360
 361     if (merge) {
 362       Double_t dz = -0.5;
 363       if (xyz1[2] != xyz0[2]) dz = xyz0[2] / (xyz1[2] - xyz0[2]);
 364       tmp[0] = xyz0[0] - (xyz1[0] - xyz0[0]) * dz; // local coord. at the wire
 365       tmp[1] = xyz0[1] - (xyz1[1] - xyz0[1]) * dz;
 366       tmp[2] = xyz0[2] - (xyz1[2] - xyz0[2]) * dz;
 367       gMC->Gdtom(tmp, xyz1, 1); // global coord. at the wire
 368       fTrackPosition.SetXYZT(xyz1[0], xyz1[1], xyz1[2], fTrackPosition.T());
 369     } else {
 370       TLorentzVector backToWire( fStepSum[idvol]/2.*sin(theta)*cos(phi),
 371                                  fStepSum[idvol]/2.*sin(theta)*sin(phi),
 372                                  fStepSum[idvol]/2.*cos(theta),0.0       );
 373       fTrackPosition-=backToWire;
 374       //printf(" %d %d %d %f %d \n", gMC->IsTrackExiting(), gMC->IsTrackStop(), gMC->IsTrackDisappeared(), fStepSum[idvol], iEnter);
 375       //    AliDebug(1,
 376       //     Form("Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z()));
 377       // AliDebug(1,
 378       //     Form("Exit: Track backToWire %f %f %f",backToWire.X(),backToWire.Y(),backToWire.Z())) ;
 379     }
 380
 381     //-------------- Angle effect
 382     // Ratio between energy loss of particle and Mip as a function of BetaGamma of particle (Energy/Mass)
 383
 384     Float_t betaxGamma    = fTrackMomentum.P()/mass;//  pc/mc2
 385     Float_t sigmaEffect10degrees;
 386     Float_t sigmaEffectThetadegrees;
 387     Float_t eLossParticleELossMip;
 388     Float_t yAngleEffect=0.;
 389     Float_t thetawires      =  TMath::Abs( TMath::ASin( TMath::Sin(TMath::Pi()-theta) * TMath::Sin(phi) ) );// We use Pi-theta because z is negative
 390
 391
 392     if (fAngleEffect){
 393     if ( (betaxGamma >3.2)   &&  (thetawires*kRaddeg<=15.) ) {
 394       betaxGamma=TMath::Log(betaxGamma);
 395       eLossParticleELossMip = fElossRatio->Eval(betaxGamma);
 396       // 10 degrees is a reference for a model (arbitrary)
 397       sigmaEffect10degrees=fAngleEffect10->Eval(eLossParticleELossMip);// in micrometers
 398       // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 399       sigmaEffectThetadegrees =  sigmaEffect10degrees/fAngleEffectNorma->Eval(thetawires*kRaddeg);  // For 5mm gap
 400       if ( (iChamber==1)  ||  (iChamber==2) )
 401         sigmaEffectThetadegrees/=(1.09833e+00+1.70000e-02*(thetawires*kRaddeg)); // The gap is different (4mm)
 402       yAngleEffect=1.e-04*gRandom->Gaus(0,sigmaEffectThetadegrees); // Error due to the angle effect in cm
 403     }
 404     }
 405
 406     AliMUONHit hit(fIshunt,
 407                           gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(),
 408                           detElemId, ipart,
 409                           fTrackPosition.X(),
 410                           fTrackPosition.Y()+yAngleEffect,
 411                           fTrackPosition.Z(),
 412                           gMC->TrackTime(),
 413                           fTrackMomentum.P(),
 414                           theta,
 415                           phi,
 416                           fStepSum[idvol],
 417                           fDestepSum[idvol],
 418                           fTrackPosition.X(),
 419                           fTrackPosition.Y(),
 420                           fTrackPosition.Z());
 421
 422     fHitStore->Add(hit);
 423
 424     fStepSum[idvol]  =0; // Reset for the next event
 425     fDestepSum[idvol]=0; // Reset for the next event
 426     iEnter = 0;
 427   }
 428 }