STEER/AliLego.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   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   *
   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 purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /*
  17 $Log$
  18 Revision 1.8  1999/10/01 09:54:33  fca
  19 Correct logics for Lego StepManager
  20
  21 Revision 1.7  1999/09/29 09:24:29  fca
  22 Introduction of the Copyright and cvs Log
  23
  24 */
  25
  26 //////////////////////////////////////////////////////////////
  27 //////////////////////////////////////////////////////////////
  28 //
  29 //  Utility class to evaluate the material budget from
  30 //  a given radius to the surface of an arbitrary cylinder
  31 //  along radial directions from the centre:
  32 //
  33 //   - radiation length
  34 //   - Interaction length
  35 //   - g/cm2
  36 //
  37 //  Geantinos are shot in the bins in the fNtheta bins in theta
  38 //  and fNphi bins in phi with specified rectangular limits.
  39 //  The statistics are accumulated per
  40 //    fRadMin < r < fRadMax    and  <0 < z < fZMax
  41 //
  42 //  To activate this option, you can do:
  43 //      Root > gAlice.RunLego();
  44 //  or  Root > .x menu.C  then select menu item "RunLego"
  45 //  Note that when calling gAlice->RunLego, an optional list
  46 //  of arguments may be specified.
  47 //
  48 //Begin_Html
  49 /*
  50 <img src="picts/alilego.gif">
  51 */
  52 //End_Html
  53 //
  54 //////////////////////////////////////////////////////////////
  55
  56 #include "TMath.h"
  57 #include "AliLego.h"
  58 #include "AliRun.h"
  59 #include "AliConst.h"
  60
  61 ClassImp(AliLego)
  62
  63
  64 //___________________________________________
  65 AliLego::AliLego()
  66 {
  67    fHistRadl = 0;
  68    fHistAbso = 0;
  69    fHistGcm2 = 0;
  70    fHistReta = 0;
  71 }
  72
  73 //___________________________________________
  74 AliLego::AliLego(const char *name, const char *title)
  75         : TNamed(name,title)
  76 {
  77    fHistRadl = 0;
  78    fHistAbso = 0;
  79    fHistGcm2 = 0;
  80    fHistReta = 0;
  81 }
  82
  83 //___________________________________________
  84 AliLego::~AliLego()
  85 {
  86    delete fHistRadl;
  87    delete fHistAbso;
  88    delete fHistGcm2;
  89    delete fHistReta;
  90 }
  91
  92 //___________________________________________
  93 void AliLego::GenerateKinematics()
  94 {
  95 // Create a geantino with kinematics corresponding to the current
  96 // bins in theta and phi.
  97
  98   //
  99   // Rootinos are 0
 100    const Int_t mpart = 0;
 101    Float_t orig[3], pmom[3];
 102    Float_t t, cost, sint, cosp, sinp;
 103
 104 // --- Set to 0 radiation length, absorption length and g/cm2 ---
 105    fTotRadl = 0;
 106    fTotAbso = 0;
 107    fTotGcm2 = 0;
 108
 109    fCurTheta = (fThetaMin+(fThetaBin-0.5)*(fThetaMax-fThetaMin)/fNtheta)*kDegrad;
 110    fCurPhi   = (fPhiMin+(fPhiBin-0.5)*(fPhiMax-fPhiMin)/fNphi)*kDegrad;
 111    cost      = TMath::Cos(fCurTheta);
 112    sint      = TMath::Sin(fCurTheta);
 113    cosp      = TMath::Cos(fCurPhi);
 114    sinp      = TMath::Sin(fCurPhi);
 115
 116    pmom[0] = cosp*sint;
 117    pmom[1] = sinp*sint;
 118    pmom[2] = cost;
 119
 120 // --- Where to start
 121    orig[0] = orig[1] = orig[2] = 0;
 122    Float_t dalicz = 3000;
 123    if (fRadMin > 0) {
 124       t = PropagateCylinder(orig,pmom,fRadMin,dalicz);
 125       orig[0] = pmom[0]*t;
 126       orig[1] = pmom[1]*t;
 127       orig[2] = pmom[2]*t;
 128       if (TMath::Abs(orig[2]) > fZMax) return;
 129    }
 130
 131 // --- We do start here
 132    Float_t polar[3]={0.,0.,0.};
 133    Int_t ntr;
 134    gAlice->SetTrack(1, 0, mpart, pmom, orig, polar, 0, "LEGO ray", ntr);
 135 }
 136
 137 //___________________________________________
 138 void AliLego::Init(Int_t ntheta,Float_t themin,Float_t themax,
 139           Int_t nphi,Float_t phimin,Float_t phimax,Float_t rmin,Float_t rmax,
 140                   Float_t zmax)
 141 {
 142 // specify the angular limits and the size of the rectangular box
 143    fNtheta   = ntheta;
 144    fThetaMin = themin;
 145    fThetaMax = themax;
 146    fNphi     = nphi;
 147    fPhiMin   = phimin;
 148    fPhiMax   = phimax;
 149    fRadMin   = rmin;
 150    fRadMax   = rmax;
 151    fZMax     = zmax;
 152    Float_t etamin = -TMath::Log(TMath::Tan(TMath::Min((Double_t)fThetaMax*kDegrad/2,TMath::Pi()/2-1.e-10)));
 153    Float_t etamax = -TMath::Log(TMath::Tan(TMath::Max((Double_t)fThetaMin*kDegrad/2,              1.e-10)));
 154
 155    fHistRadl = new TH2F("hradl","Radiation length map",    nphi,phimin,phimax,ntheta,themin,themax);
 156    fHistAbso = new TH2F("habso","Interaction length map",  nphi,phimin,phimax,ntheta,themin,themax);
 157    fHistGcm2 = new TH2F("hgcm2","g/cm2 length map",        nphi,phimin,phimax,ntheta,themin,themax);
 158    fHistReta = new TH2F("hetar","Radiation length vs. eta",nphi,phimin,phimax,ntheta,etamin,etamax);
 159
 160 }
 161
 162 //___________________________________________
 163 Float_t AliLego::PropagateCylinder(Float_t *x, Float_t *v, Float_t r, Float_t z)
 164 {
 165 // Propagate to cylinder from inside
 166
 167    Double_t hnorm, sz, t, t1, t2, t3, sr;
 168    Double_t d[3];
 169    const Float_t kSmall  = 1e-8;
 170    const Float_t kSmall2 = kSmall*kSmall;
 171
 172 // ---> Find intesection with Z planes
 173    d[0]  = v[0];
 174    d[1]  = v[1];
 175    d[2]  = v[2];
 176    hnorm = TMath::Sqrt(1/(d[0]*d[0]+d[1]*d[1]+d[2]*d[2]));
 177    d[0] *= hnorm;
 178    d[1] *= hnorm;
 179    d[2] *= hnorm;
 180    if (d[2] > kSmall)       sz = (z-x[2])/d[2];
 181    else if (d[2] < -kSmall) sz = -(z+x[2])/d[2];
 182    else                     sz = 1.e10;  // ---> Direction parallel to X-Y, no intersection
 183
 184 // ---> Intersection with cylinders
 185 //      Intersection point (x,y,z)
 186 //      (x,y,z) is on track :    x=X(1)+t*D(1)
 187 //                               y=X(2)+t*D(2)
 188 //                               z=X(3)+t*D(3)
 189 //      (x,y,z) is on cylinder : x**2 + y**2 = R**2
 190 //
 191 //      (D(1)**2+D(2)**2)*t**2
 192 //      +2.*(X(1)*D(1)+X(2)*D(2))*t
 193 //      +X(1)**2+X(2)**2-R**2=0
 194 // ---> Solve second degree equation
 195    t1 = d[0]*d[0] + d[1]*d[1];
 196    if (t1 <= kSmall2) {
 197       t = sz;  // ---> Track parallel to the z-axis, take distance to planes
 198    } else {
 199       t2 = x[0]*d[0] + x[1]*d[1];
 200       t3 = x[0]*x[0] + x[1]*x[1];
 201       // ---> It should be positive, but there may be numerical problems
 202       sr = (t2 +TMath::Sqrt(TMath::Max(t2*t2-(t3-r*r)*t1,0.)))/t1;
 203       // ---> Find minimum distance between planes and cylinder
 204       t  = TMath::Min(sz,sr);
 205    }
 206    return t;
 207 }
 208
 209 //___________________________________________
 210 void AliLego::Run()
 211 {
 212    // loop on phi,theta bins
 213    gMC->InitLego();
 214    Float_t thed, phid, eta;
 215    for (fPhiBin=1; fPhiBin<=fNphi; fPhiBin++) {
 216       printf("AliLego Generating rays in phi bin:%d\n",fPhiBin);
 217       for (fThetaBin=1; fThetaBin<=fNtheta; fThetaBin++) {
 218          gMC->Gtrigi();
 219          gMC->Gtrigc();
 220          GenerateKinematics();
 221          gMC->Gtreve_root();
 222
 223          thed = fCurTheta*kRaddeg;
 224          phid = fCurPhi*kRaddeg;
 225          eta  = -TMath::Log(TMath::Tan(TMath::Max(
 226                      TMath::Min((Double_t)fCurTheta/2,TMath::Pi()/2-1.e-10),1.e-10)));
 227          fHistRadl->Fill(phid,thed,fTotRadl);
 228          fHistAbso->Fill(phid,thed,fTotAbso);
 229          fHistGcm2->Fill(phid,thed,fTotGcm2);
 230          fHistReta->Fill(phid,eta,fTotRadl);
 231          gAlice->FinishEvent();
 232       }
 233    }
 234    // store histograms in current Root file
 235    fHistRadl->Write();
 236    fHistAbso->Write();
 237    fHistGcm2->Write();
 238    fHistReta->Write();
 239 }
 240
 241 //___________________________________________
 242 void AliLego::StepManager()
 243 {
 244 // called from AliRun::Stepmanager from gustep.
 245 // Accumulate the 3 parameters step by step
 246
 247    static Float_t t;
 248    Float_t a,z,dens,radl,absl;
 249    Int_t i;
 250
 251    Float_t step  = gMC->TrackStep();
 252
 253    Float_t vect[3], dir[3];
 254    TLorentzVector pos, mom;
 255
 256    gMC->TrackPosition(pos);
 257    gMC->TrackMomentum(mom);
 258    gMC->CurrentMaterial(a,z,dens,radl,absl);
 259
 260    if (z < 1) return;
 261
 262 // --- See if we have to stop now
 263    if (TMath::Abs(pos[2]) > fZMax  ||
 264        pos[0]*pos[0] +pos[1]*pos[1] > fRadMax*fRadMax) {
 265      if (gMC->TrackLength()) {
 266        // Not the first step, add past contribution
 267        fTotAbso += t/absl;
 268        fTotRadl += t/radl;
 269        fTotGcm2 += t*dens;
 270      }
 271      gMC->StopTrack();
 272      return;
 273    }
 274
 275 // --- See how long we have to go
 276    for(i=0;i<3;++i) {
 277      vect[i]=pos[i];
 278      dir[i]=mom[i];
 279    }
 280
 281    t  = PropagateCylinder(vect,dir,fRadMax,fZMax);
 282
 283    fTotAbso += step/absl;
 284    fTotRadl += step/radl;
 285    fTotGcm2 += step*dens;
 286 }
 287