TRD/AliTRDsim.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 */
  19
  20 #include <stdlib.h>
  21
  22 #include "TH1.h"
  23 #include "TRandom.h"
  24 #include "TMath.h"
  25
  26 #include "AliTRDsim.h"
  27 #include "AliTRDconst.h"
  28
  29 ClassImp(AliTRDsim)
  30
  31
  32 const Float_t kD1 = kPeThick / kRaFoils;
  33 const Float_t kD2 = kRaThick / (kRaFoils + 1);
  34
  35 //Root specials, to be removed
  36
  37 static TH1F *h100, *h101, *h102;
  38
  39 AliTRDsim::AliTRDsim()
  40 {
  41   fNj=200;
  42   fIrst=1;
  43 }
  44
  45 AliTRDsim::AliTRDsim(AliModule* mod, Int_t foil, Int_t gas)
  46 {
  47   Float_t a1, z1, ro1, rad, abs;
  48   Float_t a2, z2, ro2;
  49   char * name[21];
  50   mod->AliGetMaterial(foil, name, a1, z1, ro1, rad, abs);
  51   mod->AliGetMaterial(gas, name, a2, z2, ro2, rad, abs);
  52   fOmega1 = 28.8*TMath::Sqrt(ro1*z1/a1);
  53   fOmega2 = 28.8*TMath::Sqrt(ro2*z2/a2);
  54 }
  55
  56 void AliTRDsim::trd_sim()
  57 {
  58
  59   const Float_t amass[4] = { 5.11e-4,.13957,.4937,.10566 };
  60   const Double_t of[4] = { 20.9,24.4,14.27,26.9 };
  61   const Double_t og[4] = { .28,.7,.74,.74 };
  62   Int_t ifl = 0;
  63   Int_t ig = 1;
  64   Int_t nev = 1000;
  65   Double_t gamma = -10.;
  66
  67   /* Local variables */
  68   static Float_t temp, pres;
  69   static Int_t i, j;
  70   static Float_t o, sigma[200];
  71   static Float_t trEn[10];
  72   static Double_t omega1, omega2;
  73   static Float_t am;
  74   static Int_t np;
  75   static Int_t ipa;
  76
  77   /* ***********************************************************************
  78    */
  79   /*  TRD simulation - multimodule (regular rad.) */
  80   /*     after: M. CASTELLANO et al., */
  81   /*   COMP. PHYS. COMM. 51 (1988) 431 + COMP. PHYS. COMM. 61 (1990) 395 */
  82
  83   /*   17.07.1998 - A.Andronic */
  84   /*   08.12.1998 - simplified version */
  85
  86   ipa = 0;
  87   /* that's electron */
  88   am = amass[ipa];
  89   omega1 = of[ifl];
  90   /* plasma frequency: foil and gap */
  91   omega2 = og[ig - 1];
  92   if (gamma < -1e5) printf("*** Momentum steps !!! ***\n");
  93   if (gamma < 0. && gamma >= -1e5) {
  94     gamma = sqrt(gamma * gamma + am * am) / am;
  95     printf("*** Gamma (electron) = %f\n",gamma);
  96   }
  97   temp = 20.;
  98   pres = 1.;
  99   fBin = 100. /  fNj;
 100   /* binsize */
 101   fL = 1. - fBin / 2.;
 102   fU = fL + 100.;
 103   /*  setting the stage ................................... */
 104   for (j = 0; j < fNj; ++j) {
 105     /* getting the sigma values - for fixed energy values */
 106     o = fBin *  j + 1.;
 107     /* omega in keV */
 108     /* abs. in rad. (1 foi */
 109     sigma[j] = fsigmaRad(ifl, ig, o);
 110   }
 111   printf(" Working...\n");
 112   /*  sampling over some events ........................... */
 113   for (i = 0; i < nev; ++i) {
 114     xtr(gamma, omega1, omega2, ro1, ro2, sigma, np, trEn);
 115     /* TR: n, E */
 116     h101->Fill(np);
 117     /* sample nTR distr. */
 118     for (j = 0; j < np; ++j) {
 119       h102->Fill(trEn[j], 1. / fBin);
 120       /* sample the TR en. distr. */
 121     }
 122   }
 123   /* ------------------------------------------------------------------- */
 124   /*      else  !ns steps */
 125   /*      enddo  !imod */
 126   /* events */
 127   h100->Draw();
 128   h101->Draw();
 129   h102->Draw();
 130 } /* trd_sim__ */
 131
 132 void AliTRDsim::xtr(Double_t gamma, Double_t omega1, Double_t omega2, Double_t ro1,
 133                     Double_t ro2,
 134                      Float_t *sigmaRad, Int_t &np, Float_t *trEn)
 135 {
 136     /* Initialized data */
 137
 138   static Double_t alfa = .0072973;
 139   static Double_t pi = 3.14159265;
 140
 141   /* Local variables */
 142   static Double_t conv, a;
 143   static Int_t i, j;
 144   static Float_t o, w[200], omega;
 145   static Double_t tetan, stemp;
 146   static Float_t om;
 147   static Double_t sk;
 148   static Float_t wn[200];
 149   static Double_t cs1, cs2;
 150   static Double_t ro11, ro22, aux;
 151   static Float_t ntr;
 152   static Double_t sum;
 153
 154   /************************************************************************
 155    ******/
 156   /*   TR: number and energy distr. */
 157
 158   /* Function Body */
 159   sk = kD2 / kD1;
 160   /* -------------- starts with the TR spectrum ------------- */
 161
 162   stemp = 0.;
 163   for (j = 0; j < fNj; ++j) {
 164     /* TR spectrum */
 165     omega = (fBin *  j + 1.) * 1e3;
 166     /* keV->eV */
 167     cs1 = omega1 / omega;
 168     cs2 = omega2 / omega;
 169     ro11 = omega * kD1 * 2.5 * (1. / (gamma * gamma) + cs1*cs1);
 170     ro22 = omega * kD1 * 2.5 * (1. / (gamma * gamma) + cs2*cs2);
 171     sum = 0.;
 172     for (i = 0; i < 10; ++i) {
 173 /* 30 - it matters a bit */
 174       tetan = (pi * 2. *  (i+1) - (ro11 + sk * ro22)) / (sk + 1.);
 175       if (tetan < 0.) {
 176         tetan = 0.;
 177       }
 178       aux = 1. / (ro11 + tetan) - 1. / (ro22 + tetan);
 179       a = tetan * (aux * aux) * (1. - cos(ro11 + tetan));
 180       sum += a;
 181     }
 182     o = omega * .001;
 183     /* eV->keV */
 184     conv = 1. - exp(-kRaFoils * sigmaRad[j]);
 185     w[j] = alfa * 4. / (sigmaRad[j] * (sk + 1.)) * conv * sum;
 186     /* dW/domega */
 187     wn[j] = w[j] / o;
 188     /* dN/domega */
 189     stemp += wn[j];
 190     if (fIrst == 1) {
 191       h100->Fill(o, wn[j]);
 192       /* double precision not accepted */
 193     }
 194   }
 195   /* -------------- done with the spectrum ------------- */
 196   /* j (omega spectrum) */
 197   ntr = stemp * fBin;
 198   /* <nTR> (binsize corr.) */
 199   om = h100->GetMean();
 200   /* <Etr> */
 201   if (fIrst == 1) {
 202     /* prints the production */
 203     printf(" Produced TR - <n>, <E>: %5.2f  %6.2f  KeV\n",ntr,om);
 204     fIrst = 0;
 205   }
 206   /* prob. distr. */
 207   np = gRandom->Poisson(ntr);
 208   /* Np TR photons Poiss distr. from mean */
 209   for (j = 0; j < np; ++j) {
 210     /* TR energy (binsize corr.) */
 211     trEn[j] = hisran(wn, fNj, fL, fBin);
 212     /* their energy */
 213   }
 214 }
 215
 216 Float_t AliTRDsim::fsigmaRad(Float_t ro1, Float_t ro2, Int_t ig, Float_t o)
 217 {
 218
 219   /* Local variables */
 220   static Float_t pres;
 221   static Double_t mumu;
 222   static Int_t j;
 223   static Double_t t;
 224   static Int_t i1, i2;
 225   static Double_t x1;
 226   static Double_t mu1, mu2, deo, omf[36], omg[36], muf[36], mug[36];
 227
 228   static Bool_t first = kTRUE;
 229
 230   /* cccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc */
 231   /*    calculates sigma for radiator - one foil+one gap */
 232
 233   if(first) {
 234     FILE* inp = fopen("po.x","r");
 235     for (j=0;j<36;++j) {
 236       fscanf(inp,"%lf %lf %lf",&omf[j],&muf[j],&mumu);
 237     }
 238     fclose(inp);
 239     inp = fopen("he.x","r");
 240     for (j=0;j<36;++j) {
 241       fscanf(inp,"%lf %lf %lf",&omg[j],&mug[j],&mumu);
 242     }
 243     fclose(inp);
 244     first=kFALSE;
 245   }
 246   /* first */
 247   x1 = o * .001;
 248   /* keV->MeV */
 249   if (x1 >= .001) {
 250     locate(omf, 36, x1, i1, deo);
 251     mu1 = muf[i1] - deo * (muf[i1] - muf[i1+1]) / (omf[i1+1] - omf[i1]);
 252     locate(omg, 36, x1, i2, deo);
 253     mu2 = mug[i2] - deo * (mug[i2] - mug[i2+1]) / (omg[i2+1] - omg[i2]);
 254     t = 273.16;
 255     /* gases at 0 C */
 256     return (mu1*ro1*kD1+mu2*293.16/t * ro2*kD2)/1e4;
 257     /* mu */
 258   } else {
 259     return 1e6;
 260   }
 261 }
 262
 263 Int_t AliTRDsim::locate(Double_t *xv, Int_t n, Double_t xval,
 264                        Int_t &kl, Double_t &dx)
 265 {
 266   /* -------------------------------------------------------------- */
 267   /*  locates a point (xval) in a 1-dim grid (xv(n)) --> iloc,dx,ier */
 268   /* -------------------------------------------------------------- */
 269   /* Function Body */
 270   if (xval >= xv[n-1]) return 1;
 271   if (xval < xv[0]) return -1;
 272   Int_t km,kh=n-1;
 273   kl=0;
 274   while(kh-kl>1) if(xval<xv[km=(kl+kh)/2]) kh=km; else kl=km;
 275   if(xval<xv[kl] || xval > xv[kl+1] || kl >= n-1) {
 276     printf("locate failed xv[%d] %f xval %f xv[%d] %f!!!\n",
 277            kl,xv[kl],xval,kl+1,xv[kl+1]);
 278     exit(1);
 279   }
 280   dx=xval-xv[kl];
 281   return 0;
 282 }
 283
 284 Float_t AliTRDsim::hisran(Float_t *y, Int_t n, Float_t xlo, Float_t xwid)
 285 {
 286     /* Local variables */
 287     Float_t yinv, ytot=0;
 288     Int_t i;
 289     Float_t yr;
 290
 291 /*         SUBROUTINE TO GENERATE RANDOM NUMBERS */
 292 /*         ACCORDING TO AN EMPIRICAL DISTRIBUTION */
 293 /*         SUPPLIED BY THE USER IN THE FORM OF A HISTOGRAM */
 294 /*         F. JAMES,    MAY, 1976 */
 295
 296     if (y[n-1] != 1.) {
 297
 298 /*         INITIALIZE HISTOGRAM TO FORM CUMULATIVE DISTRIBUTION */
 299
 300       ytot = 0.;
 301       for (i = 0; i < n; ++i) {
 302         if (y[i] < 0.) {
 303           printf("hisran: found value y[%d] = %f\n",i,y[i]);
 304           exit(1);
 305         }
 306         ytot += y[i];
 307         y[i] = ytot;
 308       }
 309       if (ytot <= 0.) {
 310         printf("hisran: total probability %f < 0\n",ytot);
 311         exit(1);
 312       }
 313       yinv = 1. / ytot;
 314       for (i = 0; i < n-1; ++i) {
 315         y[i] *= yinv;
 316       }
 317       y[n-1] = 1.;
 318     }
 319 /*         NOW GENERATE RANDOM NUMBER BETWEEN 0 AND ONE */
 320     yr = gRandom->Rndm();
 321 /*         AND TRANSFORM IT INTO THE CORRESPONDING X-VALUE */
 322     if(yr<=y[0]) return xlo + xwid * (yr / y[0]);
 323     else {
 324       Int_t km,kl=0,kh=n-1;
 325       while(kh-kl>1) if(yr<y[km=(kl+kh)/2]) kh=km; else kl=km;
 326       return xlo + xwid * (kl + (yr - y[kl]) / (y[kl + 1] - y[kl]));
 327     }
 328 }
 329