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 "AliMpCDB.h"
  37 #include "AliMpDEManager.h"
  38
  39 #include "AliConst.h"
  40 #include "AliMagF.h"
  41 #include "AliRun.h"
  42 #include "AliMC.h"
  43 #include "AliTrackReference.h"
  44 #include "AliLog.h"
  45
  46 #include <TRandom.h>
  47 #include <TF1.h>
  48 #include <TClonesArray.h>
  49 #include <TRandom.h>
  50 #include <TVirtualMC.h>
  51 #include <TGeoMatrix.h>
  52
  53 #include <string>
  54
  55 #include "AliMUONVHitStore.h"
  56
  57 /// \cond CLASSIMP
  58 ClassImp(AliMUONv1)
  59 /// \endcond
  60
  61 //___________________________________________
  62 AliMUONv1::AliMUONv1()
  63   : AliMUON(),
  64     fAngleEffect(kTRUE),
  65     fStepMaxInActiveGas(0.6),
  66     fStepSum(0x0),
  67     fDestepSum(0x0),
  68     fTrackMomentum(),
  69     fTrackPosition(),
  70     fElossRatio(0x0),
  71     fAngleEffect10(0x0),
  72     fAngleEffectNorma(0x0)
  73 {
  74 /// Default constructor
  75
  76   AliDebug(1,Form("default (empty) ctor this=%p",this));
  77 }
  78
  79 //___________________________________________
  80 AliMUONv1::AliMUONv1(const char *name, const char* title)
  81 : AliMUON(name, title),
  82     fAngleEffect(kTRUE),
  83     fStepMaxInActiveGas(0.6),
  84     fStepSum(0x0),
  85     fDestepSum(0x0),
  86     fTrackMomentum(),
  87     fTrackPosition(),
  88     fElossRatio(0x0),
  89     fAngleEffect10(0x0),
  90     fAngleEffectNorma(0x0)
  91 {
  92 /// Standard onstructor
  93
  94     AliDebug(1,Form("ctor this=%p",this));
  95
  96     // Load mapping
  97     if ( ! AliMpCDB::LoadMpSegmentation() ) {
  98       AliFatal("Could not access mapping from OCDB !");
  99     }
 100
 101     // By default include all stations
 102
 103     fStepSum   = new Float_t [AliMUONConstants::NCh()];
 104     fDestepSum = new Float_t [AliMUONConstants::NCh()];
 105     for (Int_t i=0; i<AliMUONConstants::NCh(); i++) {
 106       fStepSum[i] =0.0;
 107       fDestepSum[i]=0.0;
 108     }
 109     // Ratio of particle mean eloss with respect MIP's Khalil Boudjemline, sep 2003, PhD.Thesis and Particle Data Book
 110     fElossRatio = new TF1("ElossRatio","[0]+[1]*x+[2]*x*x+[3]*x*x*x+[4]*x*x*x*x",0.5,5.);
 111     fElossRatio->SetParameter(0,1.02138);
 112     fElossRatio->SetParameter(1,-9.54149e-02);
 113     fElossRatio->SetParameter(2,+7.83433e-02);
 114     fElossRatio->SetParameter(3,-9.98208e-03);
 115     fElossRatio->SetParameter(4,+3.83279e-04);
 116
 117     // Angle effect in tracking chambers at theta =10 degres as a function of ElossRatio (Khalil BOUDJEMLINE sep 2003 Ph.D Thesis) (in micrometers)
 118     fAngleEffect10 = new TF1("AngleEffect10","[0]+[1]*x+[2]*x*x",0.5,3.0);
 119     fAngleEffect10->SetParameter(0, 1.90691e+02);
 120     fAngleEffect10->SetParameter(1,-6.62258e+01);
 121     fAngleEffect10->SetParameter(2,+1.28247e+01);
 122     // Angle effect: Normalisation form theta=10 degres to theta between 0 and 10 (Khalil BOUDJEMLINE sep 2003 Ph.D Thesis)
 123     // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 124     fAngleEffectNorma = new TF1("AngleEffectNorma","[0]+[1]*x+[2]*x*x+[3]*x*x*x",0.0,10.0);
 125     fAngleEffectNorma->SetParameter(0,4.148);
 126     fAngleEffectNorma->SetParameter(1,-6.809e-01);
 127     fAngleEffectNorma->SetParameter(2,5.151e-02);
 128     fAngleEffectNorma->SetParameter(3,-1.490e-03);
 129 }
 130
 131 //___________________________________________
 132 AliMUONv1::~AliMUONv1()
 133 {
 134 /// Destructor
 135
 136   AliDebug(1,Form("dtor this=%p",this));
 137   delete [] fStepSum;
 138   delete [] fDestepSum;
 139   delete fElossRatio;
 140   delete fAngleEffect10;
 141   delete fAngleEffectNorma;
 142 }
 143
 144 //__________________________________________________
 145 void AliMUONv1::CreateGeometry()
 146 {
 147 /// Construct geometry using geometry builder
 148
 149   fGeometryBuilder->CreateGeometry();
 150 }
 151
 152 //________________________________________________________________
 153 void AliMUONv1::CreateMaterials()
 154 {
 155 /// Construct materials using geometry builder
 156
 157   fGeometryBuilder->CreateMaterials();
 158 }
 159
 160 //________________________________________________________________
 161 void AliMUONv1::AddAlignableVolumes() const
 162 {
 163 /// Construct materials using geometry builder
 164
 165   GetGeometryTransformer()->AddAlignableVolumes();
 166 }
 167
 168
 169 //___________________________________________
 170 void AliMUONv1::Init()
 171 {
 172 /// Initialize geometry
 173
 174   AliDebug(1,"Start Init for version 1 - CPC chamber type");
 175
 176   fGeometryBuilder->InitGeometry();
 177   AliDebug(1,"Finished Init for version 1 - CPC chamber type");
 178
 179
 180   // Build segmentation
 181   // using geometry parametrisation
 182   //
 183   // Build response
 184   //
 185   AliMUONResponseFactory respFactory("default", fIsTailEffect);
 186   respFactory.Build(this);
 187
 188 }
 189
 190 //__________________________________________________________________
 191 Int_t  AliMUONv1::GetGeomModuleId(Int_t volId) const
 192 {
 193 /// Check if the volume with specified  volId is a sensitive volume (gas)
 194 /// of some chamber and return the chamber number;
 195 /// if not sensitive volume - return 0.
 196
 197   for (Int_t i = 0; i < AliMUONConstants::NGeomModules(); i++) {
 198     if ( GetGeometry()->GetModule(i)->IsSensitiveVolume(volId) )
 199       return i;
 200   }
 201
 202   return -1;
 203 }
 204
 205 //_______________________________________________________________________________
 206 TString  AliMUONv1::CurrentVolumePath() const
 207 {
 208 /// Return current volume path
 209 /// (Could be removed when this function is available via gMC)
 210
 211   TString path = "";
 212   TString name;
 213   Int_t copyNo;
 214   Int_t imother = 0;
 215   do {
 216     name = gMC->CurrentVolOffName(imother);
 217     gMC->CurrentVolOffID(imother++, copyNo);
 218     TString add = "/";
 219     add += name;
 220     add += "_";
 221     add += copyNo;
 222     path.Insert(0,add);
 223   }
 224   while ( name != TString("ALIC") );
 225
 226   return path;
 227 }
 228
 229 //_______________________________________________________________________________
 230 void AliMUONv1::StepManager()
 231 {
 232 /// Step manager for the chambers
 233
 234   // Only charged tracks
 235   if( !(gMC->TrackCharge()) ) return;
 236   // Only charged tracks
 237
 238   // Only gas gap inside chamber
 239   // Tag chambers and record hits when track enters
 240   static Int_t   idvol=-1, iEnter = 0;
 241   Int_t   copy;
 242   const  Float_t kBig = 1.e10;
 243   static Double_t xyzEnter[3];
 244
 245   //
 246   // Only gas gap inside chamber
 247   // Tag chambers and record hits when track enters
 248   Int_t id=gMC->CurrentVolID(copy);
 249   Int_t iGeomModule = GetGeomModuleId(id);
 250   if (iGeomModule == -1) return;
 251
 252   // Detection elements id
 253   const AliMUONGeometryModule* kGeometryModule
 254     = GetGeometry()->GetModule(iGeomModule);
 255   AliMUONGeometryDetElement* detElement
 256     = kGeometryModule->FindBySensitiveVolume(CurrentVolumePath());
 257
 258   if (!detElement && iGeomModule < AliMUONConstants::NGeomModules()-2) {
 259     iGeomModule++;
 260     const AliMUONGeometryModule* kGeometryModule2
 261       = GetGeometry()->GetModule(iGeomModule);
 262     detElement
 263       = kGeometryModule2->FindBySensitiveVolume(CurrentVolumePath());
 264   }
 265
 266   Int_t detElemId = 0;
 267   if (detElement) detElemId = detElement->GetUniqueID();
 268
 269   if (!detElemId) {
 270     AliErrorStream()
 271          << "Geometry module id: "
 272          << setw(3) << iGeomModule << "  "
 273          << "Current SV: "
 274          <<  CurrentVolumePath()
 275          << "  detElemId: "
 276          << setw(5) << detElemId
 277          << endl;
 278     Double_t x, y, z;
 279     gMC->TrackPosition(x, y, z);
 280     AliErrorStream()
 281          << "   global position: "
 282          << x << ", " << y << ", " << z
 283          << endl;
 284     AliErrorStream() << "DetElemId not identified." << endl;
 285   }
 286
 287   Int_t iChamber = AliMpDEManager::GetChamberId(detElemId) + 1;
 288   idvol = iChamber -1;
 289
 290   // Filling TrackRefs file for MUON. Our Track references are the active volume of the chambers
 291   if ( (gMC->IsTrackEntering() || gMC->IsTrackExiting() ) ) {
 292     AliTrackReference* trackReference
 293       = AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kMUON);
 294     trackReference->SetUserId(detElemId);
 295   }
 296
 297   if( gMC->IsTrackEntering() ) {
 298      Float_t theta = fTrackMomentum.Theta();
 299      if ((TMath::Pi()-theta)*kRaddeg>=15.) gMC->SetMaxStep(fStepMaxInActiveGas); // We use Pi-theta because z is negative
 300      iEnter = 1;
 301      gMC->TrackPosition(xyzEnter[0], xyzEnter[1], xyzEnter[2]); // save coordinates of entrance point
 302   }
 303
 304    //   AliDebug(1,
 305    //       Form("Active volume found %d chamber %d Z chamber is %f ",idvol,iChamber,
 306    //            ( (AliMUONChamber*)(*fChambers)[idvol])->Z())) ;
 307   // Particule id and mass,
 308   Int_t     ipart = gMC->TrackPid();
 309   Float_t   mass  = gMC->TrackMass();
 310
 311   fDestepSum[idvol]+=gMC->Edep();
 312   // Get current particle id (ipart), track position (pos)  and momentum (mom)
 313   if ( fStepSum[idvol]==0.0 )  gMC->TrackMomentum(fTrackMomentum);
 314   fStepSum[idvol]+=gMC->TrackStep();
 315
 316   //  if (AliDebugLevel()) {
 317   //   AliDebug(1,Form("Step, iChamber %d, Particle %d, theta %f phi %f mass %f StepSum %f eloss %g",
 318   //                 iChamber,ipart, fTrackMomentum.Theta()*kRaddeg, fTrackMomentum.Phi()*kRaddeg,
 319   //         mass, fStepSum[idvol], gMC->Edep()));
 320   // AliDebug(1,Form("Step:Track Momentum %f %f %f", fTrackMomentum.X(), fTrackMomentum.Y(),
 321   //         fTrackMomentum.Z()));
 322   // gMC->TrackPosition(fTrackPosition);
 323   // AliDebug(1,Form("Step: Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),
 324   //         fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z())) ;
 325   //}
 326
 327   // Track left chamber or StepSum larger than fStepMaxInActiveGas
 328   if ( gMC->IsTrackExiting() ||
 329        gMC->IsTrackStop() ||
 330        gMC->IsTrackDisappeared()||
 331        (fStepSum[idvol]>fStepMaxInActiveGas) ) {
 332
 333     if   ( gMC->IsTrackExiting() ||
 334            gMC->IsTrackStop() ||
 335            gMC->IsTrackDisappeared() ) gMC->SetMaxStep(kBig);
 336     if (fDestepSum[idvol] == 0) {
 337       // AZ - no energy release
 338       fStepSum[idvol] = 0; // Reset for the next event
 339       iEnter = 0;
 340       return;
 341     }
 342
 343     gMC->TrackPosition(fTrackPosition);
 344     Float_t theta = fTrackMomentum.Theta();
 345     Float_t phi   = fTrackMomentum.Phi();
 346
 347     Int_t merge = 0;
 348     Double_t xyz0[3]={0}, xyz1[3]={0}, tmp[3]={0};
 349     if (gMC->IsTrackExiting() && iEnter != 0) {
 350       // AZ - this code is to avoid artificial hit splitting at the
 351       // "fake" boundary inside the same chamber. It will still produce
 352       // 2 hits but with the same coordinates (at the wire) to allow
 353       // their merging at the digitization level.
 354
 355       // Only for a track going from the entrance to the exit from the volume
 356       // Get local coordinates
 357       gMC->Gmtod(xyzEnter, xyz0, 1); // local coord. at the entrance
 358
 359       fTrackPosition.Vect().GetXYZ(tmp);
 360       gMC->Gmtod(tmp, xyz1, 1); // local coord. at the exit
 361       Float_t dx = xyz0[0] - xyz1[0];
 362       Float_t dy = xyz0[1] - xyz1[1];
 363       Float_t thLoc = TMath::ATan2 (TMath::Sqrt(dx*dx+dy*dy), TMath::Abs(xyz0[2]-xyz1[2]));
 364       if (thLoc * TMath::RadToDeg() < 15) merge = 1;
 365     }
 366
 367     if (merge) {
 368       Double_t dz = -0.5;
 369       if (xyz1[2] != xyz0[2]) dz = xyz0[2] / (xyz1[2] - xyz0[2]);
 370       tmp[0] = xyz0[0] - (xyz1[0] - xyz0[0]) * dz; // local coord. at the wire
 371       tmp[1] = xyz0[1] - (xyz1[1] - xyz0[1]) * dz;
 372       tmp[2] = xyz0[2] - (xyz1[2] - xyz0[2]) * dz;
 373       gMC->Gdtom(tmp, xyz1, 1); // global coord. at the wire
 374       fTrackPosition.SetXYZT(xyz1[0], xyz1[1], xyz1[2], fTrackPosition.T());
 375     } else {
 376       TLorentzVector backToWire( fStepSum[idvol]/2.*sin(theta)*cos(phi),
 377                                  fStepSum[idvol]/2.*sin(theta)*sin(phi),
 378                                  fStepSum[idvol]/2.*cos(theta),0.0       );
 379       fTrackPosition-=backToWire;
 380       //printf(" %d %d %d %f %d \n", gMC->IsTrackExiting(), gMC->IsTrackStop(), gMC->IsTrackDisappeared(), fStepSum[idvol], iEnter);
 381       //    AliDebug(1,
 382       //     Form("Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z()));
 383       // AliDebug(1,
 384       //     Form("Exit: Track backToWire %f %f %f",backToWire.X(),backToWire.Y(),backToWire.Z())) ;
 385     }
 386
 387     //-------------- Angle effect
 388     // Ratio between energy loss of particle and Mip as a function of BetaGamma of particle (Energy/Mass)
 389
 390     Float_t betaxGamma    = fTrackMomentum.P()/mass;//  pc/mc2
 391     Float_t sigmaEffect10degrees;
 392     Float_t sigmaEffectThetadegrees;
 393     Float_t eLossParticleELossMip;
 394     Float_t yAngleEffect=0.;
 395     Float_t thetawires      =  TMath::Abs( TMath::ASin( TMath::Sin(TMath::Pi()-theta) * TMath::Sin(phi) ) );// We use Pi-theta because z is negative
 396
 397
 398     if (fAngleEffect){
 399     if ( (betaxGamma >3.2)   &&  (thetawires*kRaddeg<=15.) ) {
 400       betaxGamma=TMath::Log(betaxGamma);
 401       eLossParticleELossMip = fElossRatio->Eval(betaxGamma);
 402       // 10 degrees is a reference for a model (arbitrary)
 403       sigmaEffect10degrees=fAngleEffect10->Eval(eLossParticleELossMip);// in micrometers
 404       // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 405       sigmaEffectThetadegrees =  sigmaEffect10degrees/fAngleEffectNorma->Eval(thetawires*kRaddeg);  // For 5mm gap
 406       if ( (iChamber==1)  ||  (iChamber==2) )
 407         sigmaEffectThetadegrees/=(1.09833e+00+1.70000e-02*(thetawires*kRaddeg)); // The gap is different (4mm)
 408       yAngleEffect=1.e-04*gRandom->Gaus(0,sigmaEffectThetadegrees); // Error due to the angle effect in cm
 409     }
 410     }
 411
 412     AliMUONHit hit(fIshunt,
 413                           gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(),
 414                           detElemId, ipart,
 415                           fTrackPosition.X(),
 416                           fTrackPosition.Y()+yAngleEffect,
 417                           fTrackPosition.Z(),
 418                           gMC->TrackTime(),
 419                           fTrackMomentum.P(),
 420                           theta,
 421                           phi,
 422                           fStepSum[idvol],
 423                           fDestepSum[idvol],
 424                           fTrackPosition.X(),
 425                           fTrackPosition.Y(),
 426                           fTrackPosition.Z());
 427
 428     fHitStore->Add(hit);
 429
 430     fStepSum[idvol]  =0; // Reset for the next event
 431     fDestepSum[idvol]=0; // Reset for the next event
 432     iEnter = 0;
 433   }
 434 }