]> git.uio.no Git - u/mrichter/AliRoot.git/blobdiff - ITS/AliITSresponse.cxx
Functions reInlined properly. Inlining needed for speed.
[u/mrichter/AliRoot.git] / ITS / AliITSresponse.cxx
index 1311f06cad42cf49308744859184d85409799ce8..19f2470988fee3f11a630c91697744390c2162a1 100644 (file)
@@ -1,9 +1,307 @@
-////////////////////////////////////////////////
-//  Response class for set:ITS                //
-////////////////////////////////////////////////
+/**************************************************************************
+ * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
+ *                                                                        *
+ * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
+ * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
+ *                                                                        *
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+ * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
+ * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
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+ **************************************************************************/
 
-#include <TF1.h>
-#include <TString.h>
+/* $Id$ */
+
+//////////////////////////////////////////////////////
+//  Response class for set:ITS                      //
+//  Specific subdetector implementation is done in  //
+//  AliITSresponseSPD                               //
+//  AliITSresponseSDD                               //
+//  AliITSresponseSSD                               //
+//////////////////////////////////////////////////////
+#include <Riostream.h>
+#include <TMath.h>
 #include "AliITSresponse.h"
 
 ClassImp(AliITSresponse)
+
+//______________________________________________________________________
+AliITSresponse::AliITSresponse(){
+    // Default Constructor
+
+    fdv = 0.000375;  // 300 microns and 80 volts.
+    fN  = 0.0;
+    fT  = 300.0;
+    SetGeVToCharge();
+    SetFilenames();
+}
+//______________________________________________________________________
+AliITSresponse::AliITSresponse(Double_t thickness){
+    // Default Constructor
+
+    fdv = thickness/80.0;   // 80 volts.
+    fN  = 0.0;
+    fT  = 300.0;
+    SetGeVToCharge();
+    SetFilenames();
+}
+//______________________________________________________________________
+Double_t AliITSresponse::MobilityElectronSiEmp() const {
+    // Computes the electron mobility in cm^2/volt-sec. Taken from SILVACO
+    // International ATLAS II, 2D Device Simulation Framework, User Manual 
+    // Chapter 5 Equation 5-6. An empirical function for low-field mobiliity 
+    // in silicon at different tempeatures.
+    // Inputs:
+    //    none.
+    // Output:
+    //    none.
+    // Return:
+    //    The Mobility of electrons in Si at a give temprature and impurity
+    //    concentration. [cm^2/Volt-sec]
+    const Double_t km0  = 55.24; // cm^2/Volt-sec
+    const Double_t km1  = 7.12E+08; // cm^2 (degree K)^2.3 / Volt-sec
+    const Double_t kN0  = 1.072E17; // #/cm^3
+    const Double_t kT0  = 300.; // degree K.
+    const Double_t keT0 = -2.3; // Power of Temp.
+    const Double_t keT1 = -3.8; // Power of Temp.
+    const Double_t keN  = 0.73; // Power of Dopent Consentrations
+    Double_t m;
+    Double_t tT = fT,nN = fN;
+
+    if(nN<=0.0){ // Simple case.
+       if(tT==300.) return 1350.0; // From Table 5-1 at consentration 1.0E14.
+       m = km1*TMath::Power(tT,keT0);
+       return m;
+    } // if nN<=0.0
+    m = km1*TMath::Power(tT,keT0) - km0;
+    m /= 1.0 + TMath::Power(tT/kT0,keT1)*TMath::Power(nN/kN0,keN);
+    m += km0;
+    return m;
+}
+//______________________________________________________________________
+Double_t AliITSresponse::MobilityHoleSiEmp() const {
+    // Computes the Hole mobility in cm^2/volt-sec. Taken from SILVACO
+    // International ATLAS II, 2D Device Simulation Framework, User Manual 
+    // Chapter 5 Equation 5-7 An empirical function for low-field mobiliity 
+    // in silicon at different tempeatures.
+    // Inputs:
+    //    none.
+    // Output:
+    //    none.
+    // Return:
+    //    The Mobility of Hole in Si at a give temprature and impurity
+    //    concentration. [cm^2/Volt-sec]
+    const Double_t km0a = 49.74; // cm^2/Volt-sec
+    const Double_t km0b = 49.70; // cm^2/Volt-sec
+    const Double_t km1  = 1.35E+08; // cm^2 (degree K)^2.3 / Volt-sec
+    const Double_t kN0  = 1.606E17; // #/cm^3
+    const Double_t kT0  = 300.; // degree K.
+    const Double_t keT0 = -2.2; // Power of Temp.
+    const Double_t keT1 = -3.7; // Power of Temp.
+    const Double_t keN  = 0.70; // Power of Dopent Consentrations
+    Double_t m;
+    Double_t tT = fT,nN = fN;
+
+    if(nN<=0.0){ // Simple case.
+       if(tT==300.) return 495.0; // From Table 5-1 at consentration 1.0E14.
+       m = km1*TMath::Power(tT,keT0) + km0a-km0b;
+       return m;
+    } // if nN<=0.0
+    m = km1*TMath::Power(tT,keT0) - km0b;
+    m /= 1.0 + TMath::Power(tT/kT0,keT1)*TMath::Power(nN/kN0,keN);
+    m += km0a;
+    return m;
+}
+//______________________________________________________________________
+Double_t AliITSresponse::DiffusionCoefficientElectron() const {
+    // Computes the Diffusion coefficient for electrons in cm^2/sec. Taken 
+    // from SILVACO International ATLAS II, 2D Device Simulation Framework, 
+    // User Manual Chapter 5 Equation 5-53. Einstein relations for diffusion 
+    // coefficient. Note: 1 cm^2/sec = 10 microns^2/nanosec.
+    // Inputs:
+    //    none.
+    // Output:
+    //    none.
+    // Return:
+    //    The Diffusion Coefficient of electrons in Si at a give temprature
+    //    and impurity concentration. [cm^2/sec]
+    // const Double_t kb = 1.3806503E-23; // Joules/degree K
+    // const Double_t qe = 1.60217646E-19; // Coulumbs.
+    const Double_t kbqe = 8.617342312E-5; // Volt/degree K
+    Double_t m = MobilityElectronSiEmp();
+    Double_t tT = fT;
+
+    return m*kbqe*tT;  // [cm^2/sec]
+}
+//______________________________________________________________________
+Double_t AliITSresponse::DiffusionCoefficientHole() const {
+    // Computes the Diffusion coefficient for Holes in cm^2/sec. Taken 
+    // from SILVACO International ATLAS II, 2D Device Simulation Framework, 
+    // User Manual Chapter 5 Equation 5-53. Einstein relations for diffusion 
+    // coefficient. Note: 1 cm^2/sec = 10 microns^2/nanosec.
+    // Inputs:
+    //    none.
+    // Output:
+    //    none.
+    // Return:
+    //    The Defusion Coefficient of Hole in Si at a give temprature and 
+    //    impurity concentration. [cm^2/sec]
+    //    and impurity concentration. [cm^2/sec]
+    // const Double_t kb = 1.3806503E-23; // Joules/degree K
+    // const Double_t qe = 1.60217646E-19; // Coulumbs.
+    const Double_t kbqe = 8.617342312E-5; // Volt/degree K
+    Double_t m = MobilityHoleSiEmp();
+    Double_t tT = fT;
+
+    return m*kbqe*tT;  // [cm^2/sec]
+}
+//______________________________________________________________________
+Double_t AliITSresponse::SpeedElectron() const {
+    // Computes the average speed for electrons in Si under the low-field 
+    // approximation. [cm/sec].
+    // Inputs:
+    //    none.
+    // Output:
+    //    none.
+    // Return:
+    //    The speed the holes are traveling at due to the low field applied. 
+    //    [cm/sec]
+    Double_t m = MobilityElectronSiEmp();
+
+    return m/fdv;  // [cm/sec]
+}
+//______________________________________________________________________
+Double_t AliITSresponse::SpeedHole() const {
+    // Computes the average speed for Holes in Si under the low-field 
+    // approximation.[cm/sec].
+    // Inputs:
+    //    none.
+    // Output:
+    //    none.
+    // Return:
+    //    The speed the holes are traveling at due to the low field applied. 
+    //    [cm/sec]
+    Double_t m = MobilityHoleSiEmp();
+
+    return m/fdv;  // [cm/sec]
+}
+//______________________________________________________________________
+Double_t AliITSresponse::SigmaDiffusion3D(Double_t l) const {
+    // Returns the Gaussian sigma^2 == <x^2+y^2+z^2> [cm^2] due to the
+    // defusion of electrons or holes through a distance l [cm] caused 
+    // by an applied voltage v [volt] through a distance d [cm] in any
+    //  material at a temperature T [degree K]. The sigma diffusion when
+    //  expressed in terms of the distance over which the diffusion 
+    // occures, l=time/speed, is independent of the mobility and therefore
+    //  the properties of the material. The charge distributions is given by 
+    // n = exp(-r^2/4Dt)/(4piDt)^1.5. From this <r^2> = 6Dt where D=mkT/e
+    // (m==mobility, k==Boltzman's constant, T==temparature, e==electric 
+    // charge. and vel=m*v/d. consiquently sigma^2=6kTdl/ev.
+    // Inputs:
+    //    Double_t l   Distance the charge has to travel.
+    // Output:
+    //    none.
+    // Return:
+    //    The Sigma due to the diffution of electrons. [cm]
+    const Double_t kcon = 5.17040258E-04; // == 6k/e [J/col or volts]
+
+    return TMath::Sqrt(kcon*fT*fdv*l);  // [cm]
+}
+//______________________________________________________________________
+Double_t AliITSresponse::SigmaDiffusion2D(Double_t l) const {
+    // Returns the Gaussian sigma^2 == <x^2+z^2> [cm^2] due to the defusion 
+    // of electrons or holes through a distance l [cm] caused by an applied
+    // voltage v [volt] through a distance d [cm] in any material at a
+    // temperature T [degree K]. The sigma diffusion when expressed in terms
+    // of the distance over which the diffusion occures, l=time/speed, is 
+    // independent of the mobility and therefore the properties of the
+    // material. The charge distributions is given by 
+    // n = exp(-r^2/4Dt)/(4piDt)^1.5. From this <x^2+z^2> = 4Dt where D=mkT/e
+    // (m==mobility, k==Boltzman's constant, T==temparature, e==electric 
+    // charge. and vel=m*v/d. consiquently sigma^2=4kTdl/ev.
+    // Inputs:
+    //    Double_t l   Distance the charge has to travel.
+    // Output:
+    //    none.
+    // Return:
+    //    The Sigma due to the diffution of electrons. [cm]
+    const Double_t kcon = 3.446935053E-04; // == 4k/e [J/col or volts]
+
+    return TMath::Sqrt(kcon*fT*fdv*l);  // [cm]
+}
+//______________________________________________________________________
+Double_t AliITSresponse::SigmaDiffusion1D(Double_t l) const {
+    // Returns the Gaussian sigma^2 == <x^2> [cm^2] due to the defusion 
+    // of electrons or holes through a distance l [cm] caused by an applied
+    // voltage v [volt] through a distance d [cm] in any material at a
+    // temperature T [degree K]. The sigma diffusion when expressed in terms
+    // of the distance over which the diffusion occures, l=time/speed, is 
+    // independent of the mobility and therefore the properties of the
+    // material. The charge distributions is given by 
+    // n = exp(-r^2/4Dt)/(4piDt)^1.5. From this <r^2> = 2Dt where D=mkT/e
+    // (m==mobility, k==Boltzman's constant, T==temparature, e==electric 
+    // charge. and vel=m*v/d. consiquently sigma^2=2kTdl/ev.
+    // Inputs:
+    //    Double_t l   Distance the charge has to travel.
+    // Output:
+    //    none.
+    // Return:
+    //    The Sigma due to the diffution of electrons. [cm]
+    const Double_t kcon = 1.723467527E-04; // == 2k/e [J/col or volts]
+
+    return TMath::Sqrt(kcon*fT*fdv*l);  // [cm]
+}
+//----------------------------------------------------------------------
+void AliITSresponse::Print(ostream *os) const {
+  // Standard output format for this class.
+  // Inputs:
+    *os << fdv << " " << fN << " " << fT << " ";
+    *os << fGeVcharge;    
+  //    printf("%-10.6e  %-10.6e %-10.6e %-10.6e \n",fdv,fN,fT,fGeVcharge);
+    return;
+}
+//----------------------------------------------------------------------
+void AliITSresponse::Read(istream *is) {
+  // Standard input format for this class.
+  // Inputs:
+  //    ostream *is  Pointer to the output stream
+  // Outputs:
+  //    none:
+  // Return:
+  //    none.
+
+    *is >> fdv >> fN >> fT >> fGeVcharge;
+    return;
+}
+//----------------------------------------------------------------------
+
+ostream &operator<<(ostream &os,AliITSresponse &p){
+  // Standard output streaming function.
+  // Inputs:
+  //    ostream *os  Pointer to the output stream
+  // Outputs:
+  //    none:
+  // Return:
+  //    none.
+
+    p.Print(&os);
+    return os;
+}
+
+//----------------------------------------------------------------------
+istream &operator>>(istream &is,AliITSresponse &r){
+  // Standard input streaming function.
+  // Inputs:
+  //    ostream *os  Pointer to the output stream
+  // Outputs:
+  //    none:
+  // Return:
+  //    none.
+
+    r.Read(&is);
+    return is;
+}
+//----------------------------------------------------------------------