PHOS/AliPHOSv4.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
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   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 //_________________________________________________________________________
  19 // Implementation of the PHOS manager class for fast simulations
  20 // Tracks particles until the reach a grossly designed PHOS module
  21 // Modify the particles property (momentum, energy, type) according to
  22 //  the PHOS response function. The result is called a virtual reconstructed
  23 //  particle.
  24 //
  25 //*-- Author: Yves Schutz (SUBATECH)
  26
  27 // --- ROOT system ---
  28
  29 #include "TBRIK.h"
  30 #include "TNode.h"
  31 #include "TParticle.h"
  32
  33 // --- Standard library ---
  34
  35 #include <stdio.h>
  36
  37 // --- AliRoot header files ---
  38
  39 #include "AliPHOSv4.h"
  40 #include "AliRun.h"
  41 #include "AliConst.h"
  42
  43 ClassImp(AliPHOSv4)
  44
  45 //____________________________________________________________________________
  46 AliPHOSv4::AliPHOSv4(const char *name, const char *title):
  47   AliPHOS(name,title)
  48 {
  49   // ctor
  50
  51   // gets an instance of the geometry parameters class
  52
  53
  54     SetBigBox(0, fGeom->GetOuterBoxSize(0) ) ;
  55     SetBigBox(1, fGeom->GetOuterBoxSize(1) + fGeom->GetPPSDBoxSize(1) ) ;
  56     SetBigBox(2, fGeom->GetOuterBoxSize(0) );
  57
  58     fNRecParticles = 0 ;
  59     fFastRecParticles = new AliPHOSFastRecParticle::FastRecParticlesList("AliPHOSFastRecParticle", 100) ;
  60
  61     fResPara1 = 0.030 ;    // GeV
  62     fResPara2 = 0.00003 ;
  63     fResPara3 = 0.00001 ;
  64
  65     fPosParaA0 = 2.87 ;    // mm
  66     fPosParaA1 = -0.0975 ;
  67     fPosParaB0 = 0.257 ;
  68     fPosParaB1 = 0.137 ;
  69     fPosParaB2 = 0.00619 ;
  70 }
  71
  72 //____________________________________________________________________________
  73 AliPHOSv4::~AliPHOSv4()
  74 {
  75   // dtor
  76
  77   fFastRecParticles->Delete() ;
  78   delete fFastRecParticles ;
  79   fFastRecParticles = 0 ;
  80
  81 }
  82
  83 //____________________________________________________________________________
  84 void AliPHOSv4::AddRecParticle(const AliPHOSFastRecParticle & rp)
  85 {
  86   // Add a virtually reconstructed particle to the list
  87
  88   new( (*fFastRecParticles)[fNRecParticles] ) AliPHOSFastRecParticle(rp) ;
  89   fNRecParticles++ ;
  90 }
  91
  92 //____________________________________________________________________________
  93 void AliPHOSv4::BuildGeometry()
  94 {
  95   // Build the PHOS geometry for the ROOT display
  96    //BEGIN_HTML
  97   /*
  98     <H2>
  99      PHOS FAST in ALICE displayed by root
 100     </H2>
 101     <H4> All Views </H4>
 102     <P>
 103     <CENTER>
 104     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast All Views" SRC="../images/AliPHOSv4AllViews.gif">
 105     </CENTER></P>
 106     <H4> Front View </H4>
 107     <P>
 108     <CENTER>
 109     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast Front View" SRC="../images/AliPHOSv4FrontView.gif">
 110     </CENTER></P>
 111   */
 112   //END_HTML
 113
 114   const Int_t kColorPHOS = kRed ;
 115
 116   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 117
 118   new TBRIK( "BigBox", "PHOS box", "void", GetBigBox(0)/2,
 119              GetBigBox(1)/2,
 120              GetBigBox(2)/2 );
 121
 122   // position PHOS into ALICE
 123
 124   Float_t r = fGeom->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 125   Int_t number = 988 ;
 126   Float_t pphi =  TMath::ATan( GetBigBox(0)  / ( 2.0 * fGeom->GetIPtoCrystalSurface() ) ) ;
 127   pphi *= kRADDEG ;
 128   TNode * top = gAlice->GetGeometry()->GetNode("alice") ;
 129
 130   char * nodename = new char[20] ;
 131   char * rotname  = new char[20] ;
 132
 133   for( Int_t i = 1; i <= fGeom->GetNModules(); i++ ) {
 134    Float_t angle = pphi * 2 * ( i - fGeom->GetNModules() / 2.0 - 0.5 ) ;
 135    sprintf(rotname, "%s%d", "rot", number++) ;
 136    new TRotMatrix(rotname, rotname, 90, angle, 90, 90 + angle, 0, 0);
 137    top->cd();
 138    sprintf(nodename,"%s%d", "Module", i) ;
 139    Float_t x =  r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 140    Float_t y = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 141    TNode * bigboxnode = new TNode(nodename, nodename, "BigBox", x, y, 0, rotname ) ;
 142    bigboxnode->SetLineColor(kColorPHOS) ;
 143    fNodes->Add(bigboxnode) ;
 144   }
 145   delete[] nodename ;
 146   delete[] rotname ;
 147 }
 148
 149 //____________________________________________________________________________
 150 void AliPHOSv4::CreateGeometry()
 151 {
 152   // Create the geometry for GEANT
 153
 154   AliPHOSv4 *phostmp = (AliPHOSv4*)gAlice->GetModule("PHOS") ;
 155
 156   if ( phostmp == NULL ) {
 157
 158     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
 159     return ;
 160
 161   }
 162
 163   // Get pointer to the array containing media indeces
 164   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
 165
 166   Float_t bigbox[3] ;
 167   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
 168   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
 169   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
 170
 171   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
 172
 173   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
 174
 175   Int_t idrotm[99] ;
 176   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 177
 178   for( Int_t i = 1; i <= fGeom->GetNModules(); i++ ) {
 179
 180     Float_t angle = fGeom->GetPHOSAngle(i) ;
 181     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
 182
 183     Float_t r = fGeom->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 184
 185     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 186     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 187     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
 188
 189   } // for GetNModules
 190
 191 }
 192
 193
 194 //____________________________________________________________________________
 195 void AliPHOSv4::Init(void)
 196 {
 197   // Prints out an information message
 198
 199   Int_t i;
 200
 201   printf("\n");
 202   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 203   printf(" FAST PHOS_INIT ");
 204   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 205   printf("\n");
 206
 207   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
 208
 209   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
 210   printf("\n");
 211
 212 }
 213
 214 //___________________________________________________________________________
 215 Float_t AliPHOSv4::GetBigBox(Int_t index)
 216 {
 217   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
 218
 219   Float_t rv = 0 ;
 220
 221   switch (index) {
 222   case 0:
 223     rv = fBigBoxX ;
 224     break ;
 225   case 1:
 226      rv = fBigBoxY ;
 227     break ;
 228   case 2:
 229      rv = fBigBoxZ ;
 230     break ;
 231  }
 232   return rv ;
 233 }
 234
 235 //___________________________________________________________________________
 236 void AliPHOSv4::MakeBranch(Option_t* opt)
 237 {
 238   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
 239
 240   AliDetector::MakeBranch(opt) ;
 241
 242   char branchname[10];
 243   sprintf(branchname,"%s",GetName());
 244   char *cd = strstr(opt,"R");
 245
 246   if (fFastRecParticles && gAlice->TreeR() && cd) {
 247     gAlice->TreeR()->Branch(branchname, &fFastRecParticles, fBufferSize);
 248   }
 249 }
 250
 251 //____________________________________________________________________________
 252 Double_t AliPHOSv4::MakeEnergy(const Double_t energy)
 253 {
 254   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
 255   // A gaussian distribution is assumed
 256
 257   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ;
 258   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;
 259 }
 260
 261 //____________________________________________________________________________
 262 TVector3 AliPHOSv4::MakePosition(const Double_t energy, const TVector3 pos, const Double_t theta, const Double_t phi)
 263 {
 264   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
 265   // A gaussian position distribution is assumed
 266
 267   TVector3 newpos ;
 268   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
 269   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
 270   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
 271   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
 272   Double_t y = pos.Y() ;
 273
 274   newpos.SetX(x) ;
 275   newpos.SetY(y) ;
 276   newpos.SetZ(z) ;
 277
 278   return newpos ;
 279 }
 280
 281 //____________________________________________________________________________
 282 void AliPHOSv4::MakeRecParticle(const Int_t modid, const TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
 283 {
 284   // Modify the primary particle properties according
 285   //  1. the response function of PHOS
 286   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
 287
 288   Int_t type = MakeType( rp ) ;
 289   rp.SetType(type) ;
 290
 291
 292   // get the detected energy
 293
 294   TLorentzVector momentum ;
 295   rp.Momentum(momentum) ;
 296   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ;
 297   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
 298   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)
 299                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
 300
 301   // get the angle of incidence
 302
 303   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ;
 304   Double_t incidencephi   = ( 270 + fGeom->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;
 305
 306   // get the detected direction
 307
 308   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ;
 309   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ;
 310
 311   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
 312
 313   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ;
 314
 315  }
 316
 317 //____________________________________________________________________________
 318 Int_t AliPHOSv4::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
 319 {
 320   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
 321
 322   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
 323   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
 324   Int_t test ;
 325   Float_t ran ;
 326   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) )
 327     test = - 1 ;
 328   else
 329     test = rp.GetPdgCode() ;
 330
 331   switch (test) {
 332
 333   case 22:    // it's a photon
 334     ran = fRan.Rndm() ;
 335     if ( ran <= 0.5 )  // 50 %
 336       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kGAMMA ;
 337     else {
 338       ran = fRan.Rndm() ;
 339       if( ran <= 0.9498 )
 340         rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ;
 341       else
 342         rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ;
 343     }
 344     break ;
 345
 346   case 2112:  // it's a neutron
 347     ran = fRan.Rndm() ;
 348     if ( ran <= 0.9998 )
 349       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ;
 350     else
 351       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ;
 352     break ;
 353
 354   case -2112: // it's a anti-neutron
 355     ran = fRan.Rndm() ;
 356     if ( ran <= 0.9984 )
 357       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ;
 358     else
 359       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ;
 360     break ;
 361
 362   case 11:    // it's a electron
 363     ran = fRan.Rndm() ;
 364     if ( ran <= 0.9996 )
 365       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kELECTRON ;
 366     else
 367       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ;
 368     break;
 369
 370   case -11:   // it's a positon
 371     ran = fRan.Rndm() ;
 372     if ( ran <= 0.9996 )
 373       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kELECTRON ;
 374     else
 375       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ;
 376     break;
 377
 378   case -1:    // it's a charged
 379     ran = fRan.Rndm() ;
 380     if ( ran <= 0.9996 )
 381       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ;
 382     else
 383       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kGAMMA ;
 384
 385     break ;
 386   }
 387
 388
 389   return rv ;
 390 }
 391
 392 //___________________________________________________________________________
 393 void AliPHOSv4::ResetPoints()
 394 {
 395   // This overloads the method in AliDetector
 396
 397   ResetFastRecParticles() ;
 398 }
 399
 400 //___________________________________________________________________________
 401 void AliPHOSv4::ResetFastRecParticles()
 402 {
 403   // Resets the list of virtual reconstructed particles
 404
 405   if (fFastRecParticles)
 406     fFastRecParticles->Clear() ;
 407   fNRecParticles = 0 ;
 408 }
 409
 410 //___________________________________________________________________________
 411 void AliPHOSv4::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
 412 {
 413   // Set the size of the Box describing a PHOS module
 414
 415   switch (index) {
 416   case 0:
 417     fBigBoxX = value ;
 418     break ;
 419   case 1:
 420     fBigBoxY = value ;
 421     break ;
 422   case 2:
 423     fBigBoxZ = value ;
 424     break ;
 425  }
 426
 427 }
 428
 429 //____________________________________________________________________________
 430 Double_t AliPHOSv4::SigmaE(Double_t energy)
 431 {
 432   // Calculates the energy dependent energy resolution
 433
 434   Double_t rv = -1 ;
 435
 436   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2)
 437                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2)
 438                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;
 439
 440   return rv * energy ;
 441 }
 442
 443 //____________________________________________________________________________
 444 Double_t AliPHOSv4::SigmaP(Double_t energy, Int_t incidence)
 445 {
 446   // Calculates the energy dependent position resolution
 447
 448   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ;
 449   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ;
 450
 451   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm
 452 }
 453
 454 //____________________________________________________________________________
 455 void AliPHOSv4::StepManager(void)
 456 {
 457   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking
 458
 459   Int_t primary =  gAlice->GetPrimary( gAlice->CurrentTrack() );
 460   TLorentzVector lv ;
 461   gMC->TrackPosition(lv) ;
 462   TVector3 pos = lv.Vect() ;
 463   Int_t modid  ;
 464   gMC->CurrentVolID(modid);
 465
 466   // Makes a reconstructed particle from the primary particle
 467
 468   TClonesArray * particlelist = gAlice->Particles() ;
 469   TParticle * part = (TParticle *)particlelist->At(primary) ;
 470
 471   AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
 472   rp.SetPrimary(primary) ;
 473
 474   // Adds the response of PHOS to the particle
 475
 476   MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
 477
 478   // add the primary particle to the FastRecParticles list
 479
 480   AddRecParticle(rp) ;
 481
 482   // stop the track as soon PHOS is reached
 483
 484   gMC->StopTrack() ;
 485
 486 }
 487