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