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 /*
  17 $Log$
  18 Revision 1.19  2000/06/07 16:27:32  cblume
  19 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
  20
  21 Revision 1.18  2000/05/08 16:17:27  cblume
  22 Merge TRD-develop
  23
  24 Revision 1.17.2.1  2000/05/08 14:59:16  cblume
  25 Made inline function non-virtual. Bug fix in setting sensitive chamber
  26
  27 Revision 1.17  2000/02/28 19:10:26  cblume
  28 Include the new TRD classes
  29
  30 Revision 1.16.4.1  2000/02/28 18:04:35  cblume
  31 Change to new hit version, introduce geometry class, and move digitization and clustering to AliTRDdigitizer/AliTRDclusterizerV1
  32
  33 Revision 1.16  1999/11/05 22:50:28  fca
  34 Do not use Atan, removed from ROOT too
  35
  36 Revision 1.15  1999/11/02 17:20:19  fca
  37 initialise nbytes before using it
  38
  39 Revision 1.14  1999/11/02 17:15:54  fca
  40 Correct ansi scoping not accepted by HP compilers
  41
  42 Revision 1.13  1999/11/02 17:14:51  fca
  43 Correct ansi scoping not accepted by HP compilers
  44
  45 Revision 1.12  1999/11/02 16:35:56  fca
  46 New version of TRD introduced
  47
  48 Revision 1.11  1999/11/01 20:41:51  fca
  49 Added protections against using the wrong version of FRAME
  50
  51 Revision 1.10  1999/09/29 09:24:35  fca
  52 Introduction of the Copyright and cvs Log
  53
  54 */
  55
  56 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  57 //                                                                           //
  58 //  Transition Radiation Detector version 2 -- slow simulator                //
  59 //                                                                           //
  60 //Begin_Html
  61 /*
  62 <img src="picts/AliTRDfullClass.gif">
  63 */
  64 //End_Html
  65 //                                                                           //
  66 //                                                                           //
  67 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  68
  69 #include <TMath.h>
  70 #include <TVector.h>
  71 #include <TRandom.h>
  72
  73 #include "AliRun.h"
  74 #include "AliMC.h"
  75 #include "AliConst.h"
  76
  77 #include "AliTRDv1.h"
  78 #include "AliTRDmatrix.h"
  79 #include "AliTRDgeometry.h"
  80
  81 ClassImp(AliTRDv1)
  82
  83
  84 //_____________________________________________________________________________
  85 AliTRDv1::AliTRDv1():AliTRD()
  86 {
  87   //
  88   // Default constructor
  89   //
  90
  91   fIdSens          =  0;
  92
  93   fIdChamber1      =  0;
  94   fIdChamber2      =  0;
  95   fIdChamber3      =  0;
  96
  97   fSensSelect      =  0;
  98   fSensPlane       = -1;
  99   fSensChamber     = -1;
 100   fSensSector      = -1;
 101   fSensSectorRange =  0;
 102
 103   fDeltaE          = NULL;
 104
 105 }
 106
 107 //_____________________________________________________________________________
 108 AliTRDv1::AliTRDv1(const char *name, const char *title)
 109          :AliTRD(name, title)
 110 {
 111   //
 112   // Standard constructor for Transition Radiation Detector version 1
 113   //
 114
 115   fIdSens          =  0;
 116
 117   fIdChamber1      =  0;
 118   fIdChamber2      =  0;
 119   fIdChamber3      =  0;
 120
 121   fSensSelect      =  0;
 122   fSensPlane       = -1;
 123   fSensChamber     = -1;
 124   fSensSector      = -1;
 125   fSensSectorRange =  0;
 126
 127   fDeltaE          = NULL;
 128
 129   SetBufferSize(128000);
 130
 131 }
 132
 133 //_____________________________________________________________________________
 134 AliTRDv1::AliTRDv1(AliTRDv1 &trd)
 135 {
 136   //
 137   // Copy constructor
 138   //
 139
 140   trd.Copy(*this);
 141
 142 }
 143
 144 //_____________________________________________________________________________
 145 AliTRDv1::~AliTRDv1()
 146 {
 147
 148   if (fDeltaE) delete fDeltaE;
 149
 150 }
 151
 152
 153 //_____________________________________________________________________________
 154 void AliTRDv1::Copy(AliTRDv1 &trd)
 155 {
 156   //
 157   // Copy function
 158   //
 159
 160   trd.fIdSens          = fIdSens;
 161
 162   trd.fIdChamber1      = fIdChamber1;
 163   trd.fIdChamber2      = fIdChamber2;
 164   trd.fIdChamber3      = fIdChamber3;
 165
 166   trd.fSensSelect      = fSensSelect;
 167   trd.fSensPlane       = fSensPlane;
 168   trd.fSensChamber     = fSensChamber;
 169   trd.fSensSector      = fSensSector;
 170   trd.fSensSectorRange = fSensSectorRange;
 171
 172   trd.fDeltaE          = NULL;
 173
 174 }
 175
 176 //_____________________________________________________________________________
 177 void AliTRDv1::CreateGeometry()
 178 {
 179   //
 180   // Create the GEANT geometry for the Transition Radiation Detector - Version 1
 181   // This version covers the full azimuth.
 182   //
 183
 184   // Check that FRAME is there otherwise we have no place where to put the TRD
 185   AliModule* frame = gAlice->GetModule("FRAME");
 186   if (!frame) return;
 187
 188   // Define the chambers
 189   AliTRD::CreateGeometry();
 190
 191 }
 192
 193 //_____________________________________________________________________________
 194 void AliTRDv1::CreateMaterials()
 195 {
 196   //
 197   // Create materials for the Transition Radiation Detector version 1
 198   //
 199
 200   AliTRD::CreateMaterials();
 201
 202 }
 203
 204 //_____________________________________________________________________________
 205 void AliTRDv1::Init()
 206 {
 207   //
 208   // Initialise Transition Radiation Detector after geometry has been built.
 209   //
 210
 211   AliTRD::Init();
 212
 213   printf("          Slow simulator\n\n");
 214   if (fSensSelect) {
 215     if (fSensPlane   >= 0)
 216       printf("          Only plane %d is sensitive\n",fSensPlane);
 217     if (fSensChamber >= 0)
 218       printf("          Only chamber %d is sensitive\n",fSensChamber);
 219     if (fSensSector  >= 0) {
 220       Int_t sens1  = fSensSector;
 221       Int_t sens2  = fSensSector + fSensSectorRange;
 222             sens2 -= ((Int_t) (sens2 / kNsect)) * kNsect;
 223       printf("          Only sectors %d - %d are sensitive\n",sens1,sens2-1);
 224     }
 225   }
 226   printf("\n");
 227
 228   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 229   const Float_t kPoti = 12.1;
 230   // Maximum energy (50 keV);
 231   const Float_t kEend = 50000.0;
 232   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 233   Float_t poti = TMath::Log(kPoti);
 234   Float_t eEnd = TMath::Log(kEend);
 235   fDeltaE  = new TF1("deltae",Ermilova,poti,eEnd,0);
 236
 237   // Identifier of the sensitive volume (drift region)
 238   fIdSens     = gMC->VolId("UL05");
 239
 240   // Identifier of the TRD-driftchambers
 241   fIdChamber1 = gMC->VolId("UCIO");
 242   fIdChamber2 = gMC->VolId("UCIM");
 243   fIdChamber3 = gMC->VolId("UCII");
 244
 245   for (Int_t i = 0; i < 80; i++) printf("*");
 246   printf("\n");
 247
 248 }
 249
 250 //_____________________________________________________________________________
 251 void AliTRDv1::SetSensPlane(Int_t iplane)
 252 {
 253   //
 254   // Defines the hit-sensitive plane (0-5)
 255   //
 256
 257   if ((iplane < 0) || (iplane > 5)) {
 258     printf("Wrong input value: %d\n",iplane);
 259     printf("Use standard setting\n");
 260     fSensPlane  = -1;
 261     fSensSelect =  0;
 262     return;
 263   }
 264
 265   fSensSelect = 1;
 266   fSensPlane  = iplane;
 267
 268 }
 269
 270 //_____________________________________________________________________________
 271 void AliTRDv1::SetSensChamber(Int_t ichamber)
 272 {
 273   //
 274   // Defines the hit-sensitive chamber (0-4)
 275   //
 276
 277   if ((ichamber < 0) || (ichamber > 4)) {
 278     printf("Wrong input value: %d\n",ichamber);
 279     printf("Use standard setting\n");
 280     fSensChamber = -1;
 281     fSensSelect  =  0;
 282     return;
 283   }
 284
 285   fSensSelect  = 1;
 286   fSensChamber = ichamber;
 287
 288 }
 289
 290 //_____________________________________________________________________________
 291 void AliTRDv1::SetSensSector(Int_t isector)
 292 {
 293   //
 294   // Defines the hit-sensitive sector (0-17)
 295   //
 296
 297   SetSensSector(isector,1);
 298
 299 }
 300
 301 //_____________________________________________________________________________
 302 void AliTRDv1::SetSensSector(Int_t isector, Int_t nsector)
 303 {
 304   //
 305   // Defines a range of hit-sensitive sectors. The range is defined by
 306   // <isector> (0-17) as the starting point and <nsector> as the number
 307   // of sectors to be included.
 308   //
 309
 310   if ((isector < 0) || (isector > 17)) {
 311     printf("Wrong input value <isector>: %d\n",isector);
 312     printf("Use standard setting\n");
 313     fSensSector      = -1;
 314     fSensSectorRange =  0;
 315     fSensSelect      =  0;
 316     return;
 317   }
 318
 319   if ((nsector < 1) || (nsector > 18)) {
 320     printf("Wrong input value <nsector>: %d\n",nsector);
 321     printf("Use standard setting\n");
 322     fSensSector      = -1;
 323     fSensSectorRange =  0;
 324     fSensSelect      =  0;
 325     return;
 326   }
 327
 328   fSensSelect      = 1;
 329   fSensSector      = isector;
 330   fSensSectorRange = nsector;
 331
 332 }
 333
 334 //_____________________________________________________________________________
 335 void AliTRDv1::StepManager()
 336 {
 337   //
 338   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 339   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 340   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 341   // a spectrum taken from Ermilova et al.
 342   //
 343
 344   Int_t    iIdSens, icSens;
 345   Int_t    iIdSpace, icSpace;
 346   Int_t    iIdChamber, icChamber;
 347   Int_t    pla = 0;
 348   Int_t    cha = 0;
 349   Int_t    sec = 0;
 350   Int_t    iPdg;
 351
 352   Int_t    det[1];
 353
 354   Float_t  hits[4];
 355   Float_t  random[1];
 356   Float_t  charge;
 357   Float_t  aMass;
 358
 359   Double_t pTot;
 360   Double_t qTot;
 361   Double_t eDelta;
 362   Double_t betaGamma, pp;
 363
 364   TLorentzVector pos, mom;
 365   TClonesArray  &lhits = *fHits;
 366
 367   const Double_t kBig     = 1.0E+12;
 368
 369   // Ionization energy
 370   const Float_t  kWion    = 22.04;
 371   // Maximum energy for e+ e- g for the step-size calculation
 372   const Float_t  kPTotMax = 0.002;
 373   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 374   // taken from: Allison + Comb, Ann. Rev. Nucl. Sci. (1980), 30, 253
 375   //const Double_t kPlateau = 1.70;
 376   // the averaged value (26/3/99)
 377   const Float_t  kPlateau = 1.55;
 378   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 379   const Float_t  kPrim    = 48.0;
 380   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 381   const Float_t  kPoti    = 12.1;
 382
 383   // PDG code electron
 384   const Int_t    kPdgElectron = 11;
 385
 386   // Set the maximum step size to a very large number for all
 387   // neutral particles and those outside the driftvolume
 388   gMC->SetMaxStep(kBig);
 389
 390   // Use only charged tracks
 391   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 392       (!gMC->IsTrackStop()       ) &&
 393       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 394
 395     // Inside a sensitive volume?
 396     iIdSens = gMC->CurrentVolID(icSens);
 397     if (iIdSens == fIdSens) {
 398
 399       iIdSpace   = gMC->CurrentVolOffID(4,icSpace  );
 400       iIdChamber = gMC->CurrentVolOffID(1,icChamber);
 401
 402       // Calculate the energy of the delta-electrons
 403       eDelta = TMath::Exp(fDeltaE->GetRandom()) - kPoti;
 404       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 405
 406       // The number of secondary electrons created
 407       qTot = (Double_t) ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
 408
 409       // The hit coordinates and charge
 410       gMC->TrackPosition(pos);
 411       hits[0] = pos[0];
 412       hits[1] = pos[1];
 413       hits[2] = pos[2];
 414       hits[3] = qTot;
 415
 416       // The sector number (0 - 17)
 417       // The numbering goes clockwise and starts at y = 0
 418       Float_t phi = kRaddeg*TMath::ATan2(pos[0],pos[1]);
 419       if (phi < 90.)
 420         phi = phi + 270.;
 421       else
 422         phi = phi -  90.;
 423       sec = ((Int_t) (phi / 20));
 424
 425       // The chamber number
 426       //   0: outer left
 427       //   1: middle left
 428       //   2: inner
 429       //   3: middle right
 430       //   4: outer right
 431       if      (iIdChamber == fIdChamber1)
 432         cha = (hits[2] < 0 ? 0 : 4);
 433       else if (iIdChamber == fIdChamber2)
 434         cha = (hits[2] < 0 ? 1 : 3);
 435       else if (iIdChamber == fIdChamber3)
 436         cha = 2;
 437
 438       // The plane number
 439       // The numbering starts at the innermost plane
 440       pla = icChamber - TMath::Nint((Float_t) (icChamber / 7)) * 6 - 1;
 441
 442       // Check on selected volumes
 443       Int_t addthishit = 1;
 444       if (fSensSelect) {
 445         if ((fSensPlane   >= 0) && (pla != fSensPlane  )) addthishit = 0;
 446         if ((fSensChamber >= 0) && (cha != fSensChamber)) addthishit = 0;
 447         if (fSensSector  >= 0) {
 448           Int_t sens1  = fSensSector;
 449           Int_t sens2  = fSensSector + fSensSectorRange;
 450                 sens2 -= ((Int_t) (sens2 / kNsect)) * kNsect;
 451           if (sens1 < sens2) {
 452             if ((sec < sens1) || (sec >= sens2)) addthishit = 0;
 453           }
 454           else {
 455             if ((sec < sens1) && (sec >= sens2)) addthishit = 0;
 456           }
 457         }
 458       }
 459
 460       // Add this hit
 461       if (addthishit) {
 462
 463         det[0] = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 464         new(lhits[fNhits++]) AliTRDhit(fIshunt
 465                                       ,gAlice->CurrentTrack()
 466                                       ,det
 467                                       ,hits);
 468
 469         // The energy loss according to Bethe Bloch
 470         gMC->TrackMomentum(mom);
 471         pTot = mom.Rho();
 472         iPdg = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
 473         if ( (iPdg != kPdgElectron) ||
 474             ((iPdg == kPdgElectron) && (pTot < kPTotMax))) {
 475           aMass     = gMC->TrackMass();
 476           betaGamma = pTot / aMass;
 477           pp        = kPrim * BetheBloch(betaGamma);
 478           // Take charge > 1 into account
 479           charge = gMC->TrackCharge();
 480           if (TMath::Abs(charge) > 1) pp = pp * charge*charge;
 481         }
 482         // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 483         else {
 484           pp = kPrim * kPlateau;
 485         }
 486
 487         // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 488         if (pp > 0) {
 489           do
 490             gMC->Rndm(random,1);
 491           while ((random[0] == 1.) || (random[0] == 0.));
 492           gMC->SetMaxStep( - TMath::Log(random[0]) / pp);
 493         }
 494
 495       }
 496       else {
 497         // set step size to maximal value
 498         gMC->SetMaxStep(kBig);
 499       }
 500
 501     }
 502
 503   }
 504
 505 }
 506
 507 //_____________________________________________________________________________
 508 Double_t AliTRDv1::BetheBloch(Double_t bg)
 509 {
 510   //
 511   // Parametrization of the Bethe-Bloch-curve
 512   // The parametrization is the same as for the TPC and is taken from Lehrhaus.
 513   //
 514
 515   // This parameters have been adjusted to averaged values from GEANT
 516   const Double_t kP1 = 7.17960e-02;
 517   const Double_t kP2 = 8.54196;
 518   const Double_t kP3 = 1.38065e-06;
 519   const Double_t kP4 = 5.30972;
 520   const Double_t kP5 = 2.83798;
 521
 522   // This parameters have been adjusted to Xe-data found in:
 523   // Allison & Cobb, Ann. Rev. Nucl. Sci. (1980), 30, 253
 524   //const Double_t kP1 = 0.76176E-1;
 525   //const Double_t kP2 = 10.632;
 526   //const Double_t kP3 = 3.17983E-6;
 527   //const Double_t kP4 = 1.8631;
 528   //const Double_t kP5 = 1.9479;
 529
 530   if (bg > 0) {
 531     Double_t yy = bg / TMath::Sqrt(1. + bg*bg);
 532     Double_t aa = TMath::Power(yy,kP4);
 533     Double_t bb = TMath::Power((1./bg),kP5);
 534              bb = TMath::Log(kP3 + bb);
 535     return ((kP2 - aa - bb)*kP1 / aa);
 536   }
 537   else
 538     return 0;
 539
 540 }
 541
 542 //_____________________________________________________________________________
 543 Double_t Ermilova(Double_t *x, Double_t *)
 544 {
 545   //
 546   // Calculates the delta-ray energy distribution according to Ermilova.
 547   // Logarithmic scale !
 548   //
 549
 550   Double_t energy;
 551   Double_t dpos;
 552   Double_t dnde;
 553
 554   Int_t    pos1, pos2;
 555
 556   const Int_t kNv = 31;
 557
 558   Float_t vxe[kNv] = { 2.3026, 2.9957, 3.4012, 3.6889, 3.9120
 559                      , 4.0943, 4.2485, 4.3820, 4.4998, 4.6052
 560                      , 4.7005, 5.0752, 5.2983, 5.7038, 5.9915
 561                      , 6.2146, 6.5221, 6.9078, 7.3132, 7.6009
 562                      , 8.0064, 8.5172, 8.6995, 8.9872, 9.2103
 563                      , 9.4727, 9.9035,10.3735,10.5966,10.8198
 564                      ,11.5129 };
 565
 566   Float_t vye[kNv] = { 80.0  , 31.0  , 23.3  , 21.1  , 21.0
 567                      , 20.9  , 20.8  , 20.0  , 16.0  , 11.0
 568                      ,  8.0  ,  6.0  ,  5.2  ,  4.6  ,  4.0
 569                      ,  3.5  ,  3.0  ,  1.4  ,  0.67 ,  0.44
 570                      ,  0.3  ,  0.18 ,  0.12 ,  0.08 ,  0.056
 571                      ,  0.04 ,  0.023,  0.015,  0.011,  0.01
 572                      ,  0.004 };
 573
 574   energy = x[0];
 575
 576   // Find the position
 577   pos1 = pos2 = 0;
 578   dpos = 0;
 579   do {
 580     dpos = energy - vxe[pos2++];
 581   }
 582   while (dpos > 0);
 583   pos2--;
 584   if (pos2 > kNv) pos2 = kNv;
 585   pos1 = pos2 - 1;
 586
 587   // Differentiate between the sampling points
 588   dnde = (vye[pos1] - vye[pos2]) / (vxe[pos2] - vxe[pos1]);
 589
 590   return dnde;
 591
 592 }