PHOS/AliPHOSvFast.cxx

   1   /**************************************************************************
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   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   *
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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 <TFile.h>
  31 #include <TGeometry.h>
  32 #include <TNode.h>
  33 #include <TParticle.h>
  34 #include <TTree.h>
  35 #include <TVirtualMC.h>
  36
  37 // --- Standard library ---
  38
  39 // --- AliRoot header files ---
  40 #include "AliConst.h"
  41 #include "AliPHOSFastRecParticle.h"
  42 #include "AliPHOSGeometry.h"
  43 #include "AliPHOSLoader.h"
  44 #include "AliPHOSvFast.h"
  45 #include "AliRun.h"
  46
  47 ClassImp(AliPHOSvFast)
  48
  49 //____________________________________________________________________________
  50 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast() : AliPHOS()
  51 {
  52   // default ctor : initialize data member
  53    fBigBoxX = 0. ;
  54    fBigBoxY = 0. ;
  55    fBigBoxZ = 0. ;
  56    fFastRecParticles = 0 ;
  57    fNRecParticles = 0 ;
  58    fRan = 0 ;
  59    fResPara1 = 0. ;
  60    fResPara2 = 0. ;
  61    fResPara3 = 0. ;
  62    fPosParaA0 = 0. ;
  63    fPosParaA1 = 0. ;
  64    fPosParaB0 = 0. ;
  65    fPosParaB1 = 0. ;
  66    fPosParaB2 = 0. ;
  67
  68 }
  69
  70 //____________________________________________________________________________
  71 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast(const char *name, const char *title):
  72   AliPHOS(name,title)
  73 {
  74   // ctor
  75
  76
  77   // create the Loader
  78
  79   SetBigBox(0, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(0) ) ;
  80   SetBigBox(1, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(3) + GetGeometry()->GetCPVBoxSize(1) ) ;
  81   SetBigBox(2, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(2) );
  82
  83   fNRecParticles = 0 ;
  84   fFastRecParticles = new AliPHOSFastRecParticle::FastRecParticlesList("AliPHOSFastRecParticle", 100) ;
  85
  86   fResPara1 = 0.030 ;    // GeV
  87   fResPara2 = 0.00003 ;
  88   fResPara3 = 0.00001 ;
  89
  90   fPosParaA0 = 2.87 ;    // mm
  91   fPosParaA1 = -0.0975 ;
  92   fPosParaB0 = 0.257 ;
  93   fPosParaB1 = 0.137 ;
  94   fPosParaB2 = 0.00619 ;
  95 }
  96
  97 //____________________________________________________________________________
  98 AliPHOSvFast::~AliPHOSvFast()
  99 {
 100   // dtor
 101
 102   fFastRecParticles->Delete() ;
 103   delete fFastRecParticles ;
 104   fFastRecParticles = 0 ;
 105
 106 }
 107
 108 //____________________________________________________________________________
 109 void AliPHOSvFast::AddRecParticle(const AliPHOSFastRecParticle & rp)
 110 {
 111   // Add a virtually reconstructed particle to the list
 112
 113   new( (*fFastRecParticles)[fNRecParticles] ) AliPHOSFastRecParticle(rp) ;
 114   fNRecParticles++ ;
 115 }
 116
 117 //____________________________________________________________________________
 118 void AliPHOSvFast::BuildGeometry()
 119 {
 120   // Build the PHOS geometry for the ROOT display
 121    //BEGIN_HTML
 122   /*
 123     <H2>
 124      PHOS FAST in ALICE displayed by root
 125     </H2>
 126     <H4> All Views </H4>
 127     <P>
 128     <CENTER>
 129     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast All Views" SRC="../images/AliPHOSvFastAllViews.gif">
 130     </CENTER></P>
 131     <H4> Front View </H4>
 132     <P>
 133     <CENTER>
 134     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast Front View" SRC="../images/AliPHOSvFastFrontView.gif">
 135     </CENTER></P>
 136   */
 137   //END_HTML
 138
 139   const Int_t kColorPHOS = kRed ;
 140
 141   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
 142
 143   new TBRIK( "BigBox", "PHOS box", "void", GetBigBox(0)/2,
 144              GetBigBox(1)/2,
 145              GetBigBox(2)/2 );
 146
 147   // position PHOS into ALICE
 148
 149   Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 150   Int_t number = 988 ;
 151   Float_t pphi =  TMath::ATan( GetBigBox(0)  / ( 2.0 * GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() ) ) ;
 152   pphi *= kRADDEG ;
 153   TNode * top = gAlice->GetGeometry()->GetNode("alice") ;
 154
 155   char * nodename = new char[20] ;
 156   char * rotname  = new char[20] ;
 157
 158   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 159    Float_t angle = pphi * 2 * ( i - GetGeometry()->GetNModules() / 2.0 - 0.5 ) ;
 160    sprintf(rotname, "%s%d", "rot", number++) ;
 161    new TRotMatrix(rotname, rotname, 90, angle, 90, 90 + angle, 0, 0);
 162    top->cd();
 163    sprintf(nodename,"%s%d", "Module", i) ;
 164    Float_t x =  r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 165    Float_t y = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 166    TNode * bigboxnode = new TNode(nodename, nodename, "BigBox", x, y, 0, rotname ) ;
 167    bigboxnode->SetLineColor(kColorPHOS) ;
 168    fNodes->Add(bigboxnode) ;
 169   }
 170   delete[] nodename ;
 171   delete[] rotname ;
 172 }
 173
 174 //____________________________________________________________________________
 175 void AliPHOSvFast::CreateGeometry()
 176 {
 177   // Create the geometry for GEANT
 178
 179   AliPHOSvFast *phostmp = (AliPHOSvFast*)gAlice->GetModule("PHOS") ;
 180
 181   if ( phostmp == NULL ) {
 182
 183     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
 184     return ;
 185
 186   }
 187
 188   // Get pointer to the array containing media indeces
 189   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
 190
 191   Float_t bigbox[3] ;
 192   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
 193   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
 194   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
 195
 196   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
 197
 198   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
 199
 200   Int_t idrotm[99] ;
 201   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
 202
 203   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 204
 205     Float_t angle = GetGeometry()->GetPHOSAngle(i) ;
 206     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
 207
 208     Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 209
 210     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 211     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 212     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
 213
 214   } // for GetNModules
 215
 216 }
 217
 218
 219 //____________________________________________________________________________
 220 void AliPHOSvFast::Init(void)
 221 {
 222   // Prints out an information message
 223
 224   Int_t i;
 225
 226   printf("\n");
 227   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 228   printf(" FAST PHOS_INIT ");
 229   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 230   printf("\n");
 231
 232   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
 233
 234   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
 235   printf("\n");
 236
 237 }
 238
 239 //___________________________________________________________________________
 240 Float_t AliPHOSvFast::GetBigBox(Int_t index) const
 241 {
 242   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
 243
 244   Float_t rv = 0 ;
 245
 246   switch (index) {
 247   case 0:
 248     rv = fBigBoxX ;
 249     break ;
 250   case 1:
 251      rv = fBigBoxY ;
 252     break ;
 253   case 2:
 254      rv = fBigBoxZ ;
 255     break ;
 256  }
 257   return rv ;
 258 }
 259 //___________________________________________________________________________
 260
 261 void AliPHOSvFast::MakeBranch(Option_t* opt)
 262 {
 263   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
 264   AliDetector::MakeBranch(opt);
 265   const char *cd = strstr(opt,"R");
 266
 267   if (fFastRecParticles && fLoader->TreeR() && cd) {
 268     MakeBranchInTree(fLoader->TreeR(), GetName(), &fFastRecParticles, fBufferSize, 0);
 269   }
 270 }
 271 //____________________________________________________________________________
 272
 273 Double_t AliPHOSvFast::MakeEnergy(const Double_t energy)
 274 {
 275   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
 276   // A gaussian distribution is assumed
 277
 278   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ;
 279   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;
 280 }
 281 //____________________________________________________________________________
 282
 283 TVector3 AliPHOSvFast::MakePosition(const Double_t energy, const TVector3 pos, const Double_t theta, const Double_t phi)
 284 {
 285   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
 286   // A gaussian position distribution is assumed
 287
 288   TVector3 newpos ;
 289   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
 290   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
 291   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
 292   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
 293   Double_t y = pos.Y() ;
 294
 295   newpos.SetX(x) ;
 296   newpos.SetY(y) ;
 297   newpos.SetZ(z) ;
 298
 299   return newpos ;
 300 }
 301
 302 //____________________________________________________________________________
 303 void AliPHOSvFast::MakeRecParticle(const Int_t modid, const TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
 304 {
 305   // Modify the primary particle properties according
 306   //  1. the response function of PHOS
 307   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
 308
 309   Int_t type = MakeType( rp ) ;
 310   rp.SetType(type) ;
 311
 312
 313   // get the detected energy
 314
 315   TLorentzVector momentum ;
 316   rp.Momentum(momentum) ;
 317   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ;
 318   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
 319   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)
 320                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
 321
 322   // get the angle of incidence
 323
 324   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ;
 325   Double_t incidencephi   = ( 270 + GetGeometry()->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;
 326
 327   // get the detected direction
 328
 329   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ;
 330   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ;
 331
 332   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
 333
 334   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ;
 335
 336  }
 337
 338 //____________________________________________________________________________
 339 Int_t AliPHOSvFast::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
 340 {
 341   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
 342
 343   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
 344   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
 345   Int_t test ;
 346   Float_t ran ;
 347   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) )
 348     test = - 1 ;
 349   else
 350     test = rp.GetPdgCode() ;
 351
 352   Info("MakeType", "SHOULD NOT BE USED until values of probabilities are properly set ") ;
 353   assert(1==0) ;    // NB: ALL VALUES SHOULD BE CHECKED !!!!
 354   switch (test) {
 355
 356   case 22:    // it's a photon              // NB: ALL VALUES SHOLD BE CHECKED !!!!
 357     ran = fRan.Rndm() ;
 358     if( ran <= 0.9498 )
 359       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ;
 360     else
 361       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMFAST ;
 362     break ;
 363
 364   case 2112:  // it's a neutron
 365     ran = fRan.Rndm() ;
 366     if ( ran <= 0.9998 )
 367       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ;
 368     else
 369       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ;
 370     break ;
 371
 372   case -2112: // it's a anti-neutron
 373     ran = fRan.Rndm() ;
 374     if ( ran <= 0.9984 )
 375       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ;
 376     else
 377       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ;
 378     break ;
 379
 380   case 11:    // it's a electron
 381     ran = fRan.Rndm() ;
 382     if ( ran <= 0.9996 )
 383       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ;
 384     else
 385       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 386     break;
 387
 388   case -11:   // it's a positon
 389     ran = fRan.Rndm() ;
 390     if ( ran <= 0.9996 )
 391       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ;
 392     else
 393       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 394     break;
 395
 396   case -1:    // it's a charged
 397     ran = fRan.Rndm() ;
 398     if ( ran <= 0.9996 )
 399       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 400     else
 401       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ;
 402
 403     break ;
 404   }
 405
 406
 407   return rv ;
 408 }
 409
 410 //___________________________________________________________________________
 411 void AliPHOSvFast::ResetPoints()
 412 {
 413   // This overloads the method in AliDetector
 414
 415   ResetFastRecParticles() ;
 416 }
 417
 418 //___________________________________________________________________________
 419 void AliPHOSvFast::ResetFastRecParticles()
 420 {
 421   // Resets the list of virtual reconstructed particles
 422
 423   if (fFastRecParticles)
 424     fFastRecParticles->Clear() ;
 425   fNRecParticles = 0 ;
 426 }
 427
 428 //___________________________________________________________________________
 429 void AliPHOSvFast::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
 430 {
 431   // Set the size of the Box describing a PHOS module
 432
 433   switch (index) {
 434   case 0:
 435     fBigBoxX = value ;
 436     break ;
 437   case 1:
 438     fBigBoxY = value ;
 439     break ;
 440   case 2:
 441     fBigBoxZ = value ;
 442     break ;
 443  }
 444
 445 }
 446
 447 //____________________________________________________________________________
 448 Double_t AliPHOSvFast::SigmaE(Double_t energy)
 449 {
 450   // Calculates the energy dependent energy resolution
 451
 452   Double_t rv = -1 ;
 453
 454   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2)
 455                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2)
 456                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;
 457
 458   return rv * energy ;
 459 }
 460
 461 //____________________________________________________________________________
 462 Double_t AliPHOSvFast::SigmaP(Double_t energy, Double_t incidence)
 463 {
 464   // Calculates the energy dependent position resolution
 465
 466   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ;
 467   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ;
 468
 469   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm
 470 }
 471
 472 //____________________________________________________________________________
 473 void AliPHOSvFast::StepManager(void)
 474 {
 475   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking
 476
 477   TLorentzVector lv ;
 478   gMC->TrackPosition(lv) ;
 479   TVector3 pos = lv.Vect() ;
 480   Int_t modid  ;
 481   gMC->CurrentVolID(modid);
 482
 483   Float_t energy = gMC->Etot() ; //Total energy of current track
 484
 485   //Calculating mass of current particle
 486   TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance() ;
 487   TParticlePDG * partPDG = pdg->GetParticle(gMC->TrackPid()) ;
 488   Float_t mass = partPDG->Mass() ;
 489
 490   if(energy > mass){
 491     pos.SetMag(TMath::Sqrt(energy*energy-mass*mass)) ;
 492     TLorentzVector pTrack(pos, energy) ;
 493
 494     TParticle * part = new TParticle(gMC->TrackPid(), 0,-1,-1,-1,-1, pTrack, lv)  ;
 495
 496     AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
 497
 498     // Adds the response of PHOS to the particle
 499     MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
 500
 501     // add the `track' particle to the FastRecParticles list
 502
 503     AddRecParticle(rp) ;
 504
 505     part->Delete() ;
 506   }
 507   // stop the track as soon PHOS is reached
 508
 509   gMC->StopTrack() ;
 510
 511 }
 512