TRD/AliTRDv1.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 /* $Id$ */
  17
  18 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  19 //                                                                        //
  20 //  Transition Radiation Detector version 1 -- slow simulator             //
  21 //                                                                        //
  22 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  23
  24 #include <stdlib.h>
  25
  26 #include <TF1.h>
  27 #include <TLorentzVector.h>
  28 #include <TMath.h>
  29 #include <TRandom.h>
  30 #include <TVector.h>
  31 #include <TVirtualMC.h>
  32 #include <TGeoManager.h>
  33 #include <TGeoPhysicalNode.h>
  34
  35 #include "AliConst.h"
  36 #include "AliLog.h"
  37 #include "AliTrackReference.h"
  38 #include "AliMC.h"
  39 #include "AliRun.h"
  40
  41 #include "AliTRDgeometry.h"
  42 #include "AliTRDhit.h"
  43 #include "AliTRDsimTR.h"
  44 #include "AliTRDv1.h"
  45
  46 ClassImp(AliTRDv1)
  47
  48 //_____________________________________________________________________________
  49 AliTRDv1::AliTRDv1()
  50   :AliTRD()
  51   ,fTRon(kFALSE)
  52   ,fTR(NULL)
  53   ,fTypeOfStepManager(0)
  54   ,fStepSize(0)
  55   ,fDeltaE(NULL)
  56   ,fDeltaG(NULL)
  57   ,fTrackLength0(0)
  58   ,fPrimaryTrackPid(0)
  59 {
  60   //
  61   // Default constructor
  62   //
  63
  64 }
  65
  66 //_____________________________________________________________________________
  67 AliTRDv1::AliTRDv1(const char *name, const char *title)
  68   :AliTRD(name,title)
  69   ,fTRon(kTRUE)
  70   ,fTR(NULL)
  71   ,fTypeOfStepManager(2)
  72   ,fStepSize(0.1)
  73   ,fDeltaE(NULL)
  74   ,fDeltaG(NULL)
  75   ,fTrackLength0(0)
  76   ,fPrimaryTrackPid(0)
  77 {
  78   //
  79   // Standard constructor for Transition Radiation Detector version 1
  80   //
  81
  82   SetBufferSize(128000);
  83
  84 }
  85
  86 //_____________________________________________________________________________
  87 AliTRDv1::~AliTRDv1()
  88 {
  89   //
  90   // AliTRDv1 destructor
  91   //
  92
  93   if (fDeltaE) {
  94     delete fDeltaE;
  95     fDeltaE = 0;
  96   }
  97
  98   if (fDeltaG) {
  99     delete fDeltaG;
 100     fDeltaG = 0;
 101   }
 102
 103   if (fTR) {
 104     delete fTR;
 105     fTR     = 0;
 106   }
 107
 108 }
 109
 110 //_____________________________________________________________________________
 111 void AliTRDv1::AddAlignableVolumes() const
 112 {
 113   //
 114   // Create entries for alignable volumes associating the symbolic volume
 115   // name with the corresponding volume path. Needs to be syncronized with
 116   // eventual changes in the geometry.
 117   //
 118
 119   TString volPath;
 120   TString symName;
 121
 122   TString vpStr  = "ALIC_1/B077_1/BSEGMO";
 123   TString vpApp1 = "_1/BTRD";
 124   TString vpApp2 = "_1";
 125   TString vpApp3 = "/UTR1_1/UTS1_1/UTI1_1/UT";
 126
 127   TString snStr  = "TRD/sm";
 128   TString snApp1 = "/st";
 129   TString snApp2 = "/pl";
 130
 131   //
 132   // The super modules
 133   // The symbolic names are: TRD/sm00
 134   //                           ...
 135   //                         TRD/sm17
 136   //
 137   for (Int_t isect = 0; isect < AliTRDgeometry::Nsect(); isect++) {
 138
 139     volPath  = vpStr;
 140     volPath += isect;
 141     volPath += vpApp1;
 142     volPath += isect;
 143     volPath += vpApp2;
 144
 145     symName  = snStr;
 146     symName += Form("%02d",isect);
 147
 148     gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data());
 149
 150   }
 151
 152   //
 153   // The readout chambers
 154   // The symbolic names are: TRD/sm00/st0/pl0
 155   //                           ...
 156   //                         TRD/sm17/st4/pl5
 157   //
 158   for (Int_t isect = 0; isect < AliTRDgeometry::Nsect(); isect++) {
 159     for (Int_t icham = 0; icham < AliTRDgeometry::Ncham(); icham++) {
 160       for (Int_t iplan = 0; iplan < AliTRDgeometry::Nplan(); iplan++) {
 161
 162         Int_t idet = AliTRDgeometry::GetDetectorSec(iplan,icham);
 163
 164         volPath  = vpStr;
 165         volPath += isect;
 166         volPath += vpApp1;
 167         volPath += isect;
 168         volPath += vpApp2;
 169         volPath += vpApp3;
 170         volPath += Form("%02d",idet);
 171         volPath += vpApp2;
 172
 173         symName  = snStr;
 174         symName += Form("%02d",isect);
 175         symName += snApp1;
 176         symName += icham;
 177         symName += snApp2;
 178         symName += iplan;
 179
 180         TGeoPNEntry *alignableEntry =
 181           gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data());
 182
 183         // Add the tracking to local matrix following the TPC example
 184
 185         if (alignableEntry) {
 186           const char *path = alignableEntry->GetTitle();
 187           if (!gGeoManager->cd(path)) {
 188             AliFatal(Form("Volume path %s not valid!",path));
 189           }
 190           TGeoHMatrix *globMatrix = gGeoManager->GetCurrentMatrix();
 191           Double_t sectorAngle = 20.0 * (isect % 18) + 10.0;
 192           TGeoHMatrix *t2lMatrix  = new TGeoHMatrix();
 193           t2lMatrix->RotateZ(sectorAngle);
 194           t2lMatrix->MultiplyLeft(&(globMatrix->Inverse()));
 195           alignableEntry->SetMatrix(t2lMatrix);
 196         }
 197         else {
 198           AliError(Form("Alignable entry %s is not valid!",symName.Data()));
 199         }
 200       }
 201     }
 202   }
 203
 204 }
 205
 206 //_____________________________________________________________________________
 207 void AliTRDv1::CreateGeometry()
 208 {
 209   //
 210   // Create the GEANT geometry for the Transition Radiation Detector - Version 1
 211   // This version covers the full azimuth.
 212   //
 213
 214   // Check that FRAME is there otherwise we have no place where to put the TRD
 215   AliModule* frame = gAlice->GetModule("FRAME");
 216   if (!frame) {
 217     AliError("TRD needs FRAME to be present\n");
 218     return;
 219   }
 220
 221   // Define the chambers
 222   AliTRD::CreateGeometry();
 223
 224 }
 225
 226 //_____________________________________________________________________________
 227 void AliTRDv1::CreateMaterials()
 228 {
 229   //
 230   // Create materials for the Transition Radiation Detector version 1
 231   //
 232
 233   AliTRD::CreateMaterials();
 234
 235 }
 236
 237 //_____________________________________________________________________________
 238 void AliTRDv1::CreateTRhit(Int_t det)
 239 {
 240   //
 241   // Creates an electron cluster from a TR photon.
 242   // The photon is assumed to be created a the end of the radiator. The
 243   // distance after which it deposits its energy takes into account the
 244   // absorbtion of the entrance window and of the gas mixture in drift
 245   // volume.
 246   //
 247
 248   // Ionization energy
 249   const Float_t kWion        = 23.53;
 250
 251   // Maximum number of TR photons per track
 252   const Int_t   kNTR         = 50;
 253
 254   TLorentzVector mom;
 255   TLorentzVector pos;
 256
 257   Float_t eTR[kNTR];
 258   Int_t   nTR;
 259
 260   // Create TR photons
 261   gMC->TrackMomentum(mom);
 262   Float_t pTot = mom.Rho();
 263   fTR->CreatePhotons(11,pTot,nTR,eTR);
 264   if (nTR > kNTR) {
 265     AliFatal(Form("Boundary error: nTR = %d, kNTR = %d",nTR,kNTR));
 266   }
 267
 268   // Loop through the TR photons
 269   for (Int_t iTR = 0; iTR < nTR; iTR++) {
 270
 271     Float_t energyMeV = eTR[iTR] * 0.001;
 272     Float_t energyeV  = eTR[iTR] * 1000.0;
 273     Float_t absLength = 0.0;
 274     Float_t sigma     = 0.0;
 275
 276     // Take the absorbtion in the entrance window into account
 277     Double_t muMy = fTR->GetMuMy(energyMeV);
 278     sigma         = muMy * fFoilDensity;
 279     if (sigma > 0.0) {
 280       absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
 281       if (absLength < AliTRDgeometry::MyThick()) {
 282         continue;
 283       }
 284     }
 285     else {
 286       continue;
 287     }
 288
 289     // The absorbtion cross sections in the drift gas
 290     // Gas-mixture (Xe/CO2)
 291     Double_t muXe = fTR->GetMuXe(energyMeV);
 292     Double_t muCO = fTR->GetMuCO(energyMeV);
 293     sigma = (0.85 * muXe + 0.15 * muCO) * fGasDensity * fTR->GetTemp();
 294
 295     // The distance after which the energy of the TR photon
 296     // is deposited.
 297     if (sigma > 0.0) {
 298       absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
 299       if (absLength > (AliTRDgeometry::DrThick()
 300                      + AliTRDgeometry::AmThick())) {
 301         continue;
 302       }
 303     }
 304     else {
 305       continue;
 306     }
 307
 308     // The position of the absorbtion
 309     Float_t posHit[3];
 310     gMC->TrackPosition(pos);
 311     posHit[0] = pos[0] + mom[0] / pTot * absLength;
 312     posHit[1] = pos[1] + mom[1] / pTot * absLength;
 313     posHit[2] = pos[2] + mom[2] / pTot * absLength;
 314
 315     // Create the charge
 316     Int_t q = ((Int_t) (energyeV / kWion));
 317
 318     // Add the hit to the array. TR photon hits are marked
 319     // by negative charge
 320     AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 321           ,det
 322           ,posHit
 323           ,-q
 324           ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 325           ,kTRUE);
 326
 327   }
 328
 329 }
 330
 331 //_____________________________________________________________________________
 332 void AliTRDv1::Init()
 333 {
 334   //
 335   // Initialise Transition Radiation Detector after geometry has been built.
 336   //
 337
 338   AliTRD::Init();
 339
 340   AliDebug(1,"Slow simulator\n");
 341
 342   // Switch on TR simulation as default
 343   if (!fTRon) {
 344     AliInfo("TR simulation off");
 345   }
 346   else {
 347     fTR = new AliTRDsimTR();
 348   }
 349
 350   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 351   const Float_t kPoti = 12.1;
 352   // Maximum energy (50 keV);
 353   const Float_t kEend = 50000.0;
 354   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 355   Float_t poti        = TMath::Log(kPoti);
 356   Float_t eEnd        = TMath::Log(kEend);
 357
 358   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 359   fDeltaE = new TF1("deltae" ,Ermilova ,poti,eEnd,0);
 360
 361   // Geant3 distribution for the delta-ray spectrum
 362   fDeltaG = new TF1("deltag",IntSpecGeant,2.421257,28.536469,0);
 363
 364   AliDebug(1,"+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++");
 365
 366 }
 367
 368 //_____________________________________________________________________________
 369 void AliTRDv1::StepManager()
 370 {
 371   //
 372   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 373   // along its path across the drift volume.
 374   //
 375
 376   switch (fTypeOfStepManager) {
 377    case 0:
 378     StepManagerErmilova();
 379     break;
 380    case 1:
 381     StepManagerGeant();
 382     break;
 383    case 2:
 384     StepManagerFixedStep();
 385     break;
 386    default:
 387     AliWarning("Not a valid Step Manager.");
 388   }
 389
 390 }
 391
 392 //_____________________________________________________________________________
 393 void AliTRDv1::SelectStepManager(Int_t t)
 394 {
 395   //
 396   // Selects a step manager type:
 397   //   0 - Ermilova
 398   //   1 - Geant3
 399   //   2 - Fixed step size
 400   //
 401
 402   fTypeOfStepManager = t;
 403   AliInfo(Form("Step Manager type %d was selected",fTypeOfStepManager));
 404
 405 }
 406
 407 //_____________________________________________________________________________
 408 void AliTRDv1::StepManagerGeant()
 409 {
 410   //
 411   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 412   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 413   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 414   // a spectrum taken from Geant3.
 415   //
 416   // Version by A. Bercuci
 417   //
 418
 419   Int_t    pla = 0;
 420   Int_t    cha = 0;
 421   Int_t    sec = 0;
 422   Int_t    det = 0;
 423   Int_t    iPdg;
 424   Int_t    qTot;
 425
 426   Float_t  hits[3];
 427   Float_t  charge;
 428   Float_t  aMass;
 429
 430   Double_t pTot     = 0;
 431   Double_t eDelta;
 432   Double_t betaGamma;
 433   Double_t pp;
 434   Double_t stepSize = 0;
 435
 436   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 437   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 438
 439   TString  cIdPath;
 440   Char_t   cIdSector[3];
 441            cIdSector[2]  = 0;
 442
 443   TString  cIdCurrent;
 444   TString  cIdSensDr = "J";
 445   TString  cIdSensAm = "K";
 446   Char_t   cIdChamber[3];
 447            cIdChamber[2] = 0;
 448
 449   TLorentzVector pos;
 450   TLorentzVector mom;
 451
 452   TArrayI        processes;
 453
 454   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
 455   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
 456   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
 457
 458   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
 459   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
 460   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g
 461
 462   // Minimum energy for the step size adjustment
 463   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
 464   // energy threshold for production of delta electrons
 465   const Float_t  kECut        = 1.0e4;
 466   // Parameters entering the parametrized range for delta electrons
 467   const Float_t  kRa          = 5.37e-4;
 468   const Float_t  kRb          = 0.9815;
 469   const Float_t  kRc          = 3.123e-3;
 470   // Gas density -> To be made user adjustable !
 471   // [0.85*0.00549+0.15*0.00186 (Xe-CO2 85-15)]
 472   const Float_t  kRho         = 0.004945 ;
 473
 474   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 475   // The averaged value (26/3/99)
 476   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
 477   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 478   const Float_t  kPrim        = 19.34;
 479   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 480   const Float_t  kPoti        = 12.1;
 481   // PDG code electron
 482   const Int_t    kPdgElectron = 11;
 483
 484   // Set the maximum step size to a very large number for all
 485   // neutral particles and those outside the driftvolume
 486   gMC->SetMaxStep(kBig);
 487
 488   // Use only charged tracks
 489   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 490       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 491
 492     // Inside a sensitive volume?
 493     drRegion = kFALSE;
 494     amRegion = kFALSE;
 495     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 496     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 497       drRegion = kTRUE;
 498     }
 499     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 500       amRegion = kTRUE;
 501     }
 502     if (drRegion || amRegion) {
 503
 504       // The hit coordinates and charge
 505       gMC->TrackPosition(pos);
 506       hits[0] = pos[0];
 507       hits[1] = pos[1];
 508       hits[2] = pos[2];
 509
 510       // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
 511       cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
 512       cIdSector[0] = cIdPath[21];
 513       cIdSector[1] = cIdPath[22];
 514       sec = atoi(cIdSector);
 515
 516       // The plane and chamber number
 517       cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
 518       cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
 519       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
 520       cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
 521       pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
 522
 523       // The detector number
 524       det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 525
 526       // Special hits only in the drift region
 527       if      ((drRegion) &&
 528                (gMC->IsTrackEntering())) {
 529
 530         // Create a track reference at the entrance of each
 531         // chamber that contains the momentum components of the particle
 532         gMC->TrackMomentum(mom);
 533         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
 534
 535         // Create the hits from TR photons if electron/positron is
 536         // entering the drift volume
 537         if ((fTR) &&
 538             (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
 539           CreateTRhit(det);
 540         }
 541
 542       }
 543       else if ((amRegion) &&
 544                (gMC->IsTrackExiting())) {
 545
 546         // Create a track reference at the exit of each
 547         // chamber that contains the momentum components of the particle
 548         gMC->TrackMomentum(mom);
 549         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
 550
 551       }
 552
 553       // Calculate the energy of the delta-electrons
 554       // modified by Alex Bercuci (A.Bercuci@gsi.de) on 26.01.06
 555       // take into account correlation with the underlying GEANT tracking
 556       // mechanism. see
 557       // http://www-linux.gsi.de/~abercuci/Contributions/TRD/index.html
 558       //
 559       // determine the most significant process (last on the processes list)
 560       // which caused this hit
 561       gMC->StepProcesses(processes);
 562       Int_t nofprocesses = processes.GetSize();
 563       Int_t pid;
 564       if (!nofprocesses) {
 565         pid = 0;
 566       }
 567       else {
 568         pid =   processes[nofprocesses-1];
 569       }
 570
 571       // Generate Edep according to GEANT parametrisation
 572       eDelta = TMath::Exp(fDeltaG->GetRandom()) - kPoti;
 573       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 574       Float_t prRange = 0.0;
 575       Float_t range   = gMC->TrackLength() - fTrackLength0;
 576       // merge GEANT tracker information with locally cooked one
 577       if (gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber() == fPrimaryTrackPid) {
 578         if      (pid == 27) {
 579           if (eDelta >= kECut) {
 580             prRange = kRa * eDelta * 0.001
 581                     * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
 582             if (prRange >= (3.7 - range)) {
 583               eDelta *= 0.1;
 584             }
 585           }
 586         }
 587         else if (pid ==  1) {
 588           if (eDelta <  kECut) {
 589             eDelta *= 0.5;
 590           }
 591           else {
 592             prRange = kRa * eDelta * 0.001
 593                     * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
 594             if (prRange >= ((AliTRDgeometry::DrThick()
 595                            + AliTRDgeometry::AmThick()) - range)) {
 596               eDelta *= 0.05;
 597             }
 598             else {
 599               eDelta *= 0.5;
 600             }
 601           }
 602         }
 603         else {
 604           eDelta = 0.0;
 605         }
 606       }
 607       else {
 608         eDelta = 0.0;
 609       }
 610
 611       // Generate the electron cluster size
 612       if (eDelta > 0.0) {
 613
 614         qTot = ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
 615
 616         // Create a new dEdx hit
 617         AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 618               ,det
 619               ,hits
 620               ,qTot
 621               ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 622               ,drRegion);
 623
 624       }
 625
 626       // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 627       // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
 628       aMass = gMC->TrackMass();
 629       if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
 630
 631         // The energy loss according to Bethe Bloch
 632         iPdg = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
 633         if ((iPdg != kPdgElectron) ||
 634             ((iPdg == kPdgElectron) &&
 635              (pTot  < kPTotMaxEl))) {
 636           gMC->TrackMomentum(mom);
 637           pTot      = mom.Rho();
 638           betaGamma = pTot / aMass;
 639           pp        = BetheBlochGeant(betaGamma);
 640           // Take charge > 1 into account
 641           charge     = gMC->TrackCharge();
 642           if (TMath::Abs(charge) > 1) {
 643             pp = pp * charge*charge;
 644           }
 645         }
 646         else {
 647           // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 648           pp = kPrim * kPlateau;
 649         }
 650
 651         Int_t nsteps = 0;
 652         do {
 653           nsteps = gRandom->Poisson(pp);
 654         } while(!nsteps);
 655         stepSize = 1.0 / nsteps;
 656         gMC->SetMaxStep(stepSize);
 657
 658       }
 659
 660     }
 661
 662   }
 663
 664 }
 665
 666 //_____________________________________________________________________________
 667 void AliTRDv1::StepManagerErmilova()
 668 {
 669   //
 670   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 671   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 672   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 673   // a spectrum taken from Ermilova et al.
 674   //
 675
 676   Int_t    pla = 0;
 677   Int_t    cha = 0;
 678   Int_t    sec = 0;
 679   Int_t    det = 0;
 680   Int_t    iPdg;
 681   Int_t    qTot;
 682
 683   Float_t  hits[3];
 684   Double_t random[1];
 685   Float_t  charge;
 686   Float_t  aMass;
 687
 688   Double_t pTot     = 0.0;
 689   Double_t eDelta;
 690   Double_t betaGamma;
 691   Double_t pp;
 692   Double_t stepSize;
 693
 694   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 695   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 696
 697   TString  cIdPath;
 698   Char_t   cIdSector[3];
 699            cIdSector[2]  = 0;
 700
 701   TString  cIdCurrent;
 702   TString  cIdSensDr = "J";
 703   TString  cIdSensAm = "K";
 704   Char_t   cIdChamber[3];
 705            cIdChamber[2] = 0;
 706
 707   TLorentzVector pos;
 708   TLorentzVector mom;
 709
 710   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
 711   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
 712   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
 713
 714   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
 715   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
 716   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g
 717
 718   // Minimum energy for the step size adjustment
 719   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
 720
 721   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 722   // The averaged value (26/3/99)
 723   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
 724   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 725   const Float_t  kPrim        = 48.0;
 726   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 727   const Float_t  kPoti        = 12.1;
 728   // PDG code electron
 729   const Int_t    kPdgElectron = 11;
 730
 731   // Set the maximum step size to a very large number for all
 732   // neutral particles and those outside the driftvolume
 733   gMC->SetMaxStep(kBig);
 734
 735   // Use only charged tracks
 736   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 737       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 738
 739     // Inside a sensitive volume?
 740     drRegion = kFALSE;
 741     amRegion = kFALSE;
 742     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 743     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 744       drRegion = kTRUE;
 745     }
 746     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 747       amRegion = kTRUE;
 748     }
 749     if (drRegion || amRegion) {
 750
 751       // The hit coordinates and charge
 752       gMC->TrackPosition(pos);
 753       hits[0] = pos[0];
 754       hits[1] = pos[1];
 755       hits[2] = pos[2];
 756
 757       // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
 758       cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
 759       cIdSector[0] = cIdPath[21];
 760       cIdSector[1] = cIdPath[22];
 761       sec = atoi(cIdSector);
 762
 763       // The plane and chamber number
 764       cIdChamber[0] = cIdCurrent[2];
 765       cIdChamber[1] = cIdCurrent[3];
 766       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
 767       cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
 768       pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
 769
 770       // The detector number
 771       det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 772
 773       // Special hits only in the drift region
 774       if      ((drRegion) &&
 775                (gMC->IsTrackEntering())) {
 776
 777         // Create a track reference at the entrance of each
 778         // chamber that contains the momentum components of the particle
 779         gMC->TrackMomentum(mom);
 780         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
 781
 782         // Create the hits from TR photons if electron/positron is
 783         // entering the drift volume
 784         if ((fTR) &&
 785             (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
 786           CreateTRhit(det);
 787         }
 788
 789       }
 790       else if ((amRegion) &&
 791                (gMC->IsTrackExiting())) {
 792
 793         // Create a track reference at the exit of each
 794         // chamber that contains the momentum components of the particle
 795         gMC->TrackMomentum(mom);
 796         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
 797
 798       }
 799
 800       // Calculate the energy of the delta-electrons
 801       eDelta = TMath::Exp(fDeltaE->GetRandom()) - kPoti;
 802       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 803
 804       // Generate the electron cluster size
 805       if (eDelta > 0.0) {
 806
 807         qTot = ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
 808
 809         // Create a new dEdx hit
 810         if (drRegion) {
 811           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 812                 ,det
 813                 ,hits
 814                 ,qTot
 815                 ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 816                 ,kTRUE);
 817         }
 818         else {
 819           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 820                 ,det
 821                 ,hits
 822                 ,qTot
 823                 ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 824                 ,kFALSE);
 825         }
 826
 827       }
 828
 829       // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 830       // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
 831       aMass = gMC->TrackMass();
 832       if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
 833
 834         // The energy loss according to Bethe Bloch
 835         iPdg  = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
 836         if ((iPdg != kPdgElectron) ||
 837             ((iPdg == kPdgElectron) &&
 838              (pTot  < kPTotMaxEl))) {
 839           gMC->TrackMomentum(mom);
 840           pTot      = mom.Rho();
 841           betaGamma = pTot / aMass;
 842           pp        = kPrim * BetheBloch(betaGamma);
 843           // Take charge > 1 into account
 844           charge = gMC->TrackCharge();
 845           if (TMath::Abs(charge) > 1) {
 846             pp = pp * charge*charge;
 847           }
 848         }
 849         else {
 850           // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 851           pp = kPrim * kPlateau;
 852         }
 853
 854         if (pp > 0.0) {
 855           do {
 856             gMC->GetRandom()->RndmArray(1,random);
 857           }
 858           while ((random[0] == 1.0) ||
 859                  (random[0] == 0.0));
 860           stepSize = - TMath::Log(random[0]) / pp;
 861           gMC->SetMaxStep(stepSize);
 862         }
 863
 864       }
 865
 866     }
 867
 868   }
 869
 870 }
 871
 872 //_____________________________________________________________________________
 873 void AliTRDv1::StepManagerFixedStep()
 874 {
 875   //
 876   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 877   // along its path across the drift volume. The step size is fixed in
 878   // this version of the step manager.
 879   //
 880
 881   // PDG code electron
 882   const Int_t   kPdgElectron = 11;
 883
 884   Int_t    pla = 0;
 885   Int_t    cha = 0;
 886   Int_t    sec = 0;
 887   Int_t    det = 0;
 888   Int_t    qTot;
 889
 890   Float_t  hits[3];
 891   Double_t eDep;
 892
 893   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 894   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 895
 896   TString  cIdPath;
 897   Char_t   cIdSector[3];
 898            cIdSector[2]  = 0;
 899
 900   TString  cIdCurrent;
 901   TString  cIdSensDr = "J";
 902   TString  cIdSensAm = "K";
 903   Char_t   cIdChamber[3];
 904            cIdChamber[2] = 0;
 905
 906   TLorentzVector pos;
 907   TLorentzVector mom;
 908
 909   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
 910   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
 911   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
 912
 913   const Double_t kBig         = 1.0e+12;
 914
 915   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
 916   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;  // Minimum energy for the step size adjustment
 917
 918   // Set the maximum step size to a very large number for all
 919   // neutral particles and those outside the driftvolume
 920   gMC->SetMaxStep(kBig);
 921
 922   // If not charged track or already stopped or disappeared, just return.
 923   if ((!gMC->TrackCharge()) ||
 924         gMC->IsTrackDisappeared()) {
 925     return;
 926   }
 927
 928   // Inside a sensitive volume?
 929   cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 930
 931   if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 932     drRegion = kTRUE;
 933   }
 934   if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 935     amRegion = kTRUE;
 936   }
 937
 938   if ((!drRegion) &&
 939       (!amRegion)) {
 940     return;
 941   }
 942
 943   // The hit coordinates and charge
 944   gMC->TrackPosition(pos);
 945   hits[0] = pos[0];
 946   hits[1] = pos[1];
 947   hits[2] = pos[2];
 948
 949   // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
 950   cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
 951   cIdSector[0] = cIdPath[21];
 952   cIdSector[1] = cIdPath[22];
 953   sec = atoi(cIdSector);
 954
 955   // The plane and chamber number
 956   cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
 957   cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
 958   Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
 959   cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
 960   pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
 961
 962   // The detector number
 963   det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 964
 965   // 0: InFlight 1:Entering 2:Exiting
 966   Int_t trkStat = 0;
 967
 968   // Special hits only in the drift region
 969   if      ((drRegion) &&
 970            (gMC->IsTrackEntering())) {
 971
 972     // Create a track reference at the entrance of each
 973     // chamber that contains the momentum components of the particle
 974     gMC->TrackMomentum(mom);
 975     AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
 976     trkStat = 1;
 977
 978     // Create the hits from TR photons if electron/positron is
 979     // entering the drift volume
 980     if ((fTR) &&
 981         (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
 982       CreateTRhit(det);
 983     }
 984
 985   }
 986   else if ((amRegion) &&
 987            (gMC->IsTrackExiting())) {
 988
 989     // Create a track reference at the exit of each
 990     // chamber that contains the momentum components of the particle
 991     gMC->TrackMomentum(mom);
 992     AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
 993     trkStat = 2;
 994
 995   }
 996
 997   // Calculate the charge according to GEANT Edep
 998   // Create a new dEdx hit
 999   eDep = TMath::Max(gMC->Edep(),0.0) * 1.0e+09;
1000   qTot = (Int_t) (eDep / kWion);
1001   if ((qTot) ||
1002       (trkStat)) {
1003     AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
1004           ,det
1005           ,hits
1006           ,qTot
1007           ,gMC->TrackTime()*1.0e06
1008           ,drRegion);
1009   }
1010
1011   // Set Maximum Step Size
1012   // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
1013   if ((gMC->Etot() - gMC->TrackMass()) < kEkinMinStep) {
1014     return;
1015   }
1016   gMC->SetMaxStep(fStepSize);
1017
1018 }
1019
1020 //_____________________________________________________________________________
1021 Double_t AliTRDv1::BetheBloch(Double_t bg)
1022 {
1023   //
1024   // Parametrization of the Bethe-Bloch-curve
1025   // The parametrization is the same as for the TPC and is taken from Lehrhaus.
1026   //
1027
1028   // This parameters have been adjusted to averaged values from GEANT
1029   const Double_t kP1    = 7.17960e-02;
1030   const Double_t kP2    = 8.54196;
1031   const Double_t kP3    = 1.38065e-06;
1032   const Double_t kP4    = 5.30972;
1033   const Double_t kP5    = 2.83798;
1034
1035   // Lower cutoff of the Bethe-Bloch-curve to limit step sizes
1036   const Double_t kBgMin = 0.8;
1037   const Double_t kBBMax = 6.83298;
1038
1039   if (bg > kBgMin) {
1040     Double_t yy = bg / TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1041     Double_t aa = TMath::Power(yy,kP4);
1042     Double_t bb = TMath::Power((1.0/bg),kP5);
1043              bb = TMath::Log(kP3 + bb);
1044     return ((kP2 - aa - bb) * kP1 / aa);
1045   }
1046   else {
1047     return kBBMax;
1048   }
1049
1050 }
1051
1052 //_____________________________________________________________________________
1053 Double_t AliTRDv1::BetheBlochGeant(Double_t bg)
1054 {
1055   //
1056   // Return dN/dx (number of primary collisions per centimeter)
1057   // for given beta*gamma factor.
1058   //
1059   // Implemented by K.Oyama according to GEANT 3 parametrization shown in
1060   // A.Andronic's webpage: http://www-alice.gsi.de/trd/papers/dedx/dedx.html
1061   // This must be used as a set with IntSpecGeant.
1062   //
1063
1064   Int_t    i = 0;
1065
1066   Double_t arrG[20]  = {     1.100000,     1.200000,     1.300000,     1.500000
1067                        ,     1.800000,     2.000000,     2.500000,     3.000000
1068                        ,     4.000000,     7.000000,    10.000000,    20.000000
1069                        ,    40.000000,    70.000000,   100.000000,   300.000000
1070                        ,   600.000000,  1000.000000,  3000.000000, 10000.000000 };
1071
1072   Double_t arrNC[20] = {    75.009056,    45.508083,    35.299252,    27.116327
1073                        ,    22.734999,    21.411915,    19.934095,    19.449375
1074                        ,    19.344431,    20.185553,    21.027925,    22.912676
1075                        ,    24.933352,    26.504053,    27.387468,    29.566597
1076                        ,    30.353779,    30.787134,    31.129285,    31.157350 };
1077
1078   // Betagamma to gamma
1079   Double_t g = TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1080
1081   // Find the index just before the point we need.
1082   for (i = 0; i < 18; i++) {
1083     if ((arrG[i]   < g) &&
1084         (arrG[i+1] > g)) {
1085       break;
1086     }
1087   }
1088
1089   // Simple interpolation.
1090   Double_t pp = ((arrNC[i+1] - arrNC[i]) / (arrG[i+1]  - arrG[i]))
1091               * (g - arrG[i]) + arrNC[i];
1092
1093   return pp;
1094
1095 }
1096
1097 //_____________________________________________________________________________
1098 Double_t Ermilova(Double_t *x, Double_t *)
1099 {
1100   //
1101   // Calculates the delta-ray energy distribution according to Ermilova.
1102   // Logarithmic scale !
1103   //
1104
1105   Double_t energy;
1106   Double_t dpos;
1107   Double_t dnde;
1108
1109   Int_t    pos1;
1110   Int_t    pos2;
1111
1112   const Int_t kNv = 31;
1113
1114   Float_t vxe[kNv] = {  2.3026,  2.9957,  3.4012,  3.6889,  3.9120
1115                      ,  4.0943,  4.2485,  4.3820,  4.4998,  4.6052
1116                      ,  4.7005,  5.0752,  5.2983,  5.7038,  5.9915
1117                      ,  6.2146,  6.5221,  6.9078,  7.3132,  7.6009
1118                      ,  8.0064,  8.5172,  8.6995,  8.9872,  9.2103
1119                      ,  9.4727,  9.9035, 10.3735, 10.5966, 10.8198
1120                      , 11.5129 };
1121
1122   Float_t vye[kNv] = { 80.0,    31.0,    23.3,    21.1,    21.0
1123                      , 20.9,    20.8,    20.0,    16.0,    11.0
1124                      ,  8.0,     6.0,     5.2,     4.6,     4.0
1125                      ,  3.5,     3.0,     1.4,     0.67,    0.44
1126                      ,  0.3,     0.18,    0.12,    0.08,    0.056
1127                      ,  0.04,    0.023,   0.015,   0.011,    0.01
1128                      ,  0.004  };
1129
1130   energy = x[0];
1131
1132   // Find the position
1133   pos1 = 0;
1134   pos2 = 0;
1135   dpos = 0;
1136   do {
1137     dpos = energy - vxe[pos2++];
1138   }
1139   while (dpos > 0);
1140   pos2--;
1141   if (pos2 > kNv) {
1142     pos2 = kNv - 1;
1143   }
1144   pos1 = pos2 - 1;
1145
1146   // Differentiate between the sampling points
1147   dnde = (vye[pos1] - vye[pos2]) / (vxe[pos2] - vxe[pos1]);
1148
1149   return dnde;
1150
1151 }
1152
1153 //_____________________________________________________________________________
1154 Double_t IntSpecGeant(Double_t *x, Double_t *)
1155 {
1156   //
1157   // Integrated spectrum from Geant3
1158   //
1159
1160   const Int_t npts = 83;
1161   Double_t arre[npts]    = {  2.421257,     2.483278,    2.534301,     2.592230
1162                            ,  2.672067,     2.813299,    3.015059,     3.216819
1163                            ,  3.418579,     3.620338,    3.868209,     3.920198
1164                            ,  3.978284,     4.063923,    4.186264,     4.308605
1165                            ,  4.430946,     4.553288,    4.724261,     4.837736
1166                            ,  4.999842,     5.161949,    5.324056,     5.486163
1167                            ,  5.679688,     5.752998,    5.857728,     5.962457
1168                            ,  6.067185,     6.171914,    6.315653,     6.393674
1169                            ,  6.471694,     6.539689,    6.597658,     6.655627
1170                            ,  6.710957,     6.763648,    6.816338,     6.876198
1171                            ,  6.943227,     7.010257,    7.106285,     7.252151
1172                            ,  7.460531,     7.668911,    7.877290,     8.085670
1173                            ,  8.302979,     8.353585,    8.413120,     8.483500
1174                            ,  8.541030,     8.592857,    8.668865,     8.820485
1175                            ,  9.037086,     9.253686,    9.470286,     9.686887
1176                            ,  9.930838,     9.994655,   10.085822,    10.176990
1177                            , 10.268158,    10.359325,   10.503614,    10.627565
1178                            , 10.804637,    10.981709,   11.158781,    11.335854
1179                            , 11.593397,    11.781165,   12.049404,    12.317644
1180                            , 12.585884,    12.854123,   14.278421,    16.975889
1181                            , 20.829416,    24.682943,   28.536469 };
1182
1183   Double_t arrdnde[npts] = { 10.960000,    10.960000,   10.359500,     9.811340
1184                            ,  9.1601500,    8.206670,    6.919630,     5.655430
1185                            ,  4.6221300,    3.777610,    3.019560,     2.591950
1186                            ,  2.5414600,    2.712920,    3.327460,     4.928240
1187                            ,  7.6185300,   10.966700,   12.225800,     8.094750
1188                            ,  3.3586900,    1.553650,    1.209600,     1.263840
1189                            ,  1.3241100,    1.312140,    1.255130,     1.165770
1190                            ,  1.0594500,    0.945450,    0.813231,     0.699837
1191                            ,  0.6235580,    2.260990,    2.968350,     2.240320
1192                            ,  1.7988300,    1.553300,    1.432070,     1.535520
1193                            ,  1.4429900,    1.247990,    1.050750,     0.829549
1194                            ,  0.5900280,    0.395897,    0.268741,     0.185320
1195                            ,  0.1292120,    0.103545,    0.0949525,    0.101535
1196                            ,  0.1276380,    0.134216,    0.123816,     0.104557
1197                            ,  0.0751843,    0.0521745,   0.0373546,    0.0275391
1198                            ,  0.0204713,    0.0169234,   0.0154552,    0.0139194
1199                            ,  0.0125592,    0.0113638,   0.0107354,    0.0102137
1200                            ,  0.00845984,   0.00683338,  0.00556836,   0.00456874
1201                            ,  0.0036227,    0.00285991,  0.00226664,   0.00172234
1202                            ,  0.00131226,   0.00100284,  0.000465492,  7.26607e-05
1203                            ,  3.63304e-06,  0.0000000,   0.0000000   };
1204
1205   Int_t    i;
1206   Double_t energy = x[0];
1207
1208   for (i = 0; i < npts; i++) {
1209     if (energy < arre[i]) {
1210       break;
1211     }
1212   }
1213
1214   if (i == 0) {
1215     AliErrorGeneral("AliTRDv1::IntSpecGeant","Given energy value is too small or zero");
1216   }
1217
1218   return arrdnde[i];
1219
1220 }