MUON/AliMUONv1.cxx

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  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 //-----------------------------------------------------------------------------
  19 // Class AliMUONv1
  20 // --------------------
  21 // AliDetector class for MUON subsystem which implements
  22 // functions for simulation
  23 //-----------------------------------------------------------------------------
  24
  25 #include "AliMUONv1.h"
  26 #include "AliMUONConstants.h"
  27 #include "AliMUONResponseFactory.h"
  28 #include "AliMUONHit.h"
  29 #include "AliMUONGeometryBuilder.h"
  30 #include "AliMUONGeometry.h"
  31 #include "AliMUONGeometryTransformer.h"
  32 #include "AliMUONGeometryModule.h"
  33 #include "AliMUONStringIntMap.h"
  34 #include "AliMUONGeometryDetElement.h"
  35
  36 #include "AliMpCDB.h"
  37 #include "AliMpDEManager.h"
  38
  39 #include "AliConst.h"
  40 #include "AliMagF.h"
  41 #include "AliRun.h"
  42 #include "AliMC.h"
  43 #include "AliTrackReference.h"
  44 #include "AliLog.h"
  45
  46 #include <TClonesArray.h>
  47 #include <TF1.h>
  48 #include <TF2.h>
  49 #include <TGeoGlobalMagField.h>
  50 #include <TGeoMatrix.h>
  51 #include <TRandom.h>
  52 #include <TRandom.h>
  53 #include <TVirtualMC.h>
  54
  55 #include <string>
  56
  57 #include "AliMUONVHitStore.h"
  58
  59 /// \cond CLASSIMP
  60 ClassImp(AliMUONv1)
  61 /// \endcond
  62
  63 //___________________________________________
  64 AliMUONv1::AliMUONv1()
  65   : AliMUON(),
  66     fAngleEffect(kTRUE),
  67     fMagEffect(kTRUE),
  68     fStepMaxInActiveGas(0.6),
  69     fStepSum(0x0),
  70     fDestepSum(0x0),
  71     fTrackMomentum(),
  72     fTrackPosition(),
  73     fElossRatio(0x0),
  74     fAngleEffect10(0x0),
  75     fAngleEffectNorma(0x0),
  76     fMagAngleEffectNorma(0x0)
  77 {
  78 /// Default constructor
  79
  80   AliDebug(1,Form("default (empty) ctor this=%p",this));
  81 }
  82
  83 //___________________________________________
  84 AliMUONv1::AliMUONv1(const char *name, const char* title)
  85 : AliMUON(name, title),
  86     fAngleEffect(kTRUE),
  87     fMagEffect(kTRUE),
  88     fStepMaxInActiveGas(0.6),
  89     fStepSum(0x0),
  90     fDestepSum(0x0),
  91     fTrackMomentum(),
  92     fTrackPosition(),
  93     fElossRatio(0x0),
  94     fAngleEffect10(0x0),
  95     fAngleEffectNorma(0x0),
  96     fMagAngleEffectNorma(0x0)
  97 {
  98 /// Standard onstructor
  99
 100     AliDebug(1,Form("ctor this=%p",this));
 101
 102     // Load mapping
 103     if ( ! AliMpCDB::LoadMpSegmentation() ) {
 104       AliFatal("Could not access mapping from OCDB !");
 105     }
 106
 107     // By default include all stations
 108
 109     fStepSum   = new Float_t [AliMUONConstants::NCh()];
 110     fDestepSum = new Float_t [AliMUONConstants::NCh()];
 111     for (Int_t i=0; i<AliMUONConstants::NCh(); i++) {
 112       fStepSum[i] =0.0;
 113       fDestepSum[i]=0.0;
 114     }
 115     // Ratio of particle mean eloss with respect MIP's Khalil Boudjemline, sep 2003, PhD.Thesis and Particle Data Book
 116     fElossRatio = new TF1("ElossRatio","[0]+[1]*x+[2]*x*x+[3]*x*x*x+[4]*x*x*x*x",0.5,5.);
 117     fElossRatio->SetParameter(0,1.02138);
 118     fElossRatio->SetParameter(1,-9.54149e-02);
 119     fElossRatio->SetParameter(2,+7.83433e-02);
 120     fElossRatio->SetParameter(3,-9.98208e-03);
 121     fElossRatio->SetParameter(4,+3.83279e-04);
 122
 123     // Angle effect in tracking chambers at theta =10 degres as a function of ElossRatio (Khalil BOUDJEMLINE sep 2003 Ph.D Thesis) (in micrometers)
 124     fAngleEffect10 = new TF1("AngleEffect10","[0]+[1]*x+[2]*x*x",0.5,3.0);
 125     fAngleEffect10->SetParameter(0, 1.90691e+02);
 126     fAngleEffect10->SetParameter(1,-6.62258e+01);
 127     fAngleEffect10->SetParameter(2,+1.28247e+01);
 128     // Angle effect: Normalisation form theta=10 degres to theta between 0 and 10 (Khalil BOUDJEMLINE sep 2003 Ph.D Thesis)
 129     // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 130     fAngleEffectNorma = new TF1("AngleEffectNorma","[0]+[1]*x+[2]*x*x+[3]*x*x*x",0.0,10.0);
 131     fAngleEffectNorma->SetParameter(0,4.148);
 132     fAngleEffectNorma->SetParameter(1,-6.809e-01);
 133     fAngleEffectNorma->SetParameter(2,5.151e-02);
 134     fAngleEffectNorma->SetParameter(3,-1.490e-03);
 135
 136     // Magnetic field effect: Normalisation form theta=16 degres (eq. 10 degrees B=0) to theta between -20 and 20 (Lamia Benhabib jun 2006 )
 137     // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 138     fMagAngleEffectNorma = new TF2("MagAngleEffectNorma","121.24/(([1]+[2]*abs(y))+[3]*abs(x-[0]*y)+[4]*abs((x-[0]*y)*(x-[0]*y))+[5]*abs((x-[0]*y)*(x-[0]*y)*(x-[0]*y))+[6]*abs((x-[0]*y)*(x-[0]*y)*(x-[0]*y)*(x-[0]*y)))",-20.0,20.0,-1.,1.);
 139     fMagAngleEffectNorma->SetParameters(8.6995, 25.4022, 13.8822, 2.4717, 1.1551, -0.0624, 0.0012);
 140 }
 141
 142 //___________________________________________
 143 AliMUONv1::~AliMUONv1()
 144 {
 145 /// Destructor
 146
 147   AliDebug(1,Form("dtor this=%p",this));
 148   delete [] fStepSum;
 149   delete [] fDestepSum;
 150   delete fElossRatio;
 151   delete fAngleEffect10;
 152   delete fAngleEffectNorma;
 153   delete fMagAngleEffectNorma;
 154 }
 155
 156 //__________________________________________________
 157 void AliMUONv1::CreateGeometry()
 158 {
 159 /// Construct geometry using geometry builder
 160
 161   fGeometryBuilder->CreateGeometry();
 162 }
 163
 164 //________________________________________________________________
 165 void AliMUONv1::CreateMaterials()
 166 {
 167 /// Construct materials using geometry builder
 168
 169   fGeometryBuilder->CreateMaterials();
 170 }
 171
 172 //________________________________________________________________
 173 void AliMUONv1::UpdateInternalGeometry()
 174 {
 175 /// Update geometry after applying mis-alignment
 176
 177   // Load mapping
 178   if ( ! AliMpCDB::LoadMpSegmentation() ) {
 179     AliFatal("Could not access mapping from OCDB !");
 180   }
 181
 182   fGeometryBuilder->UpdateInternalGeometry();
 183 }
 184
 185 //________________________________________________________________
 186 void AliMUONv1::AddAlignableVolumes() const
 187 {
 188 /// Construct materials using geometry builder
 189
 190   GetGeometryTransformer()->AddAlignableVolumes();
 191 }
 192
 193
 194 //___________________________________________
 195 void AliMUONv1::Init()
 196 {
 197 /// Initialize geometry
 198
 199   AliDebug(1,"Start Init for version 1 - CPC chamber type");
 200
 201   fGeometryBuilder->InitGeometry();
 202   AliDebug(1,"Finished Init for version 1 - CPC chamber type");
 203
 204
 205   // Build segmentation
 206   // using geometry parametrisation
 207   //
 208   // Build response
 209   //
 210   AliMUONResponseFactory respFactory("default", fIsTailEffect);
 211   respFactory.Build(this);
 212
 213 }
 214
 215 //__________________________________________________________________
 216 Int_t  AliMUONv1::GetGeomModuleId(Int_t volId) const
 217 {
 218 /// Check if the volume with specified  volId is a sensitive volume (gas)
 219 /// of some chamber and return the chamber number;
 220 /// if not sensitive volume - return 0.
 221
 222   for (Int_t i = 0; i < AliMUONConstants::NGeomModules(); i++) {
 223     if ( GetGeometry()->GetModule(i)->IsSensitiveVolume(volId) )
 224       return i;
 225   }
 226
 227   return -1;
 228 }
 229
 230 //_______________________________________________________________________________
 231 TString  AliMUONv1::CurrentVolumePath() const
 232 {
 233 /// Return current volume path
 234 /// (Could be removed when this function is available via gMC)
 235
 236   TString path = "";
 237   TString name;
 238   Int_t copyNo;
 239   Int_t imother = 0;
 240   do {
 241     name = gMC->CurrentVolOffName(imother);
 242     gMC->CurrentVolOffID(imother++, copyNo);
 243     TString add = "/";
 244     add += name;
 245     add += "_";
 246     add += copyNo;
 247     path.Insert(0,add);
 248   }
 249   while ( name != TString("ALIC") );
 250
 251   return path;
 252 }
 253
 254 //_______________________________________________________________________________
 255 void AliMUONv1::StepManager()
 256 {
 257 /// Step manager for the chambers
 258
 259   // Only charged tracks
 260   if( !(gMC->TrackCharge()) ) return;
 261   // Only charged tracks
 262
 263   // Only gas gap inside chamber
 264   // Tag chambers and record hits when track enters
 265   static Int_t   idvol=-1, iEnter = 0;
 266   Int_t   copy;
 267   const  Float_t kBig = 1.e10;
 268   static Double_t xyzEnter[3];
 269
 270   //
 271   // Only gas gap inside chamber
 272   // Tag chambers and record hits when track enters
 273   Int_t id=gMC->CurrentVolID(copy);
 274   Int_t iGeomModule = GetGeomModuleId(id);
 275   if (iGeomModule == -1) return;
 276
 277   // Detection elements id
 278   const AliMUONGeometryModule* kGeometryModule
 279     = GetGeometry()->GetModule(iGeomModule);
 280   AliMUONGeometryDetElement* detElement
 281     = kGeometryModule->FindBySensitiveVolume(CurrentVolumePath());
 282
 283   if (!detElement && iGeomModule < AliMUONConstants::NGeomModules()-2) {
 284     iGeomModule++;
 285     const AliMUONGeometryModule* kGeometryModule2
 286       = GetGeometry()->GetModule(iGeomModule);
 287     detElement
 288       = kGeometryModule2->FindBySensitiveVolume(CurrentVolumePath());
 289   }
 290
 291   Int_t detElemId = 0;
 292   if (detElement) detElemId = detElement->GetUniqueID();
 293
 294   if (!detElemId) {
 295     AliErrorStream()
 296          << "Geometry module id: "
 297          << setw(3) << iGeomModule << "  "
 298          << "Current SV: "
 299          <<  CurrentVolumePath()
 300          << "  detElemId: "
 301          << setw(5) << detElemId
 302          << endl;
 303     Double_t x, y, z;
 304     gMC->TrackPosition(x, y, z);
 305     AliErrorStream()
 306          << "   global position: "
 307          << x << ", " << y << ", " << z
 308          << endl;
 309     AliErrorStream() << "DetElemId not identified." << endl;
 310   }
 311
 312   Int_t iChamber = AliMpDEManager::GetChamberId(detElemId) + 1;
 313   idvol = iChamber -1;
 314
 315   // Filling TrackRefs file for MUON. Our Track references are the active volume of the chambers
 316   if ( (gMC->IsTrackEntering() || gMC->IsTrackExiting() ) ) {
 317     AliTrackReference* trackReference
 318       = AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kMUON);
 319     trackReference->SetUserId(detElemId);
 320   }
 321
 322   if( gMC->IsTrackEntering() ) {
 323      Float_t theta = fTrackMomentum.Theta();
 324      if ( fIsMaxStep && (TMath::Pi()-theta)*kRaddeg>=15. ) {
 325        gMC->SetMaxStep(fStepMaxInActiveGas); // We use Pi-theta because z is negative
 326      }
 327      iEnter = 1;
 328      gMC->TrackPosition(xyzEnter[0], xyzEnter[1], xyzEnter[2]); // save coordinates of entrance point
 329   }
 330
 331    //   AliDebug(1,
 332    //       Form("Active volume found %d chamber %d Z chamber is %f ",idvol,iChamber,
 333    //            ( (AliMUONChamber*)(*fChambers)[idvol])->Z())) ;
 334   // Particule id and mass,
 335   Int_t     ipart = gMC->TrackPid();
 336   Float_t   mass  = gMC->TrackMass();
 337
 338   fDestepSum[idvol]+=gMC->Edep();
 339   // Get current particle id (ipart), track position (pos)  and momentum (mom)
 340   if ( fStepSum[idvol]==0.0 )  gMC->TrackMomentum(fTrackMomentum);
 341   fStepSum[idvol]+=gMC->TrackStep();
 342
 343   //  if (AliDebugLevel()) {
 344   //   AliDebug(1,Form("Step, iChamber %d, Particle %d, theta %f phi %f mass %f StepSum %f eloss %g",
 345   //                 iChamber,ipart, fTrackMomentum.Theta()*kRaddeg, fTrackMomentum.Phi()*kRaddeg,
 346   //         mass, fStepSum[idvol], gMC->Edep()));
 347   // AliDebug(1,Form("Step:Track Momentum %f %f %f", fTrackMomentum.X(), fTrackMomentum.Y(),
 348   //         fTrackMomentum.Z()));
 349   // gMC->TrackPosition(fTrackPosition);
 350   // AliDebug(1,Form("Step: Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),
 351   //         fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z())) ;
 352   //}
 353
 354   // Track left chamber or StepSum larger than fStepMaxInActiveGas
 355   if ( gMC->IsTrackExiting() ||
 356        gMC->IsTrackStop() ||
 357        gMC->IsTrackDisappeared()||
 358        (fStepSum[idvol]>fStepMaxInActiveGas) ) {
 359
 360     if   ( fIsMaxStep &&
 361            ( gMC->IsTrackExiting() ||
 362              gMC->IsTrackStop() ||
 363              gMC->IsTrackDisappeared() ) ) gMC->SetMaxStep(kBig);
 364     if (fDestepSum[idvol] == 0) {
 365       // AZ - no energy release
 366       fStepSum[idvol] = 0; // Reset for the next event
 367       iEnter = 0;
 368       return;
 369     }
 370
 371     gMC->TrackPosition(fTrackPosition);
 372     Float_t theta = fTrackMomentum.Theta();
 373     Float_t phi   = fTrackMomentum.Phi();
 374
 375     Int_t merge = 0;
 376     Double_t xyz0[3]={0}, xyz1[3]={0}, tmp[3]={0};
 377     if (gMC->IsTrackExiting() && iEnter != 0) {
 378       // AZ - this code is to avoid artificial hit splitting at the
 379       // "fake" boundary inside the same chamber. It will still produce
 380       // 2 hits but with the same coordinates (at the wire) to allow
 381       // their merging at the digitization level.
 382
 383       // Only for a track going from the entrance to the exit from the volume
 384       // Get local coordinates
 385       gMC->Gmtod(xyzEnter, xyz0, 1); // local coord. at the entrance
 386
 387       fTrackPosition.Vect().GetXYZ(tmp);
 388       gMC->Gmtod(tmp, xyz1, 1); // local coord. at the exit
 389       Float_t dx = xyz0[0] - xyz1[0];
 390       Float_t dy = xyz0[1] - xyz1[1];
 391       Float_t thLoc = TMath::ATan2 (TMath::Sqrt(dx*dx+dy*dy), TMath::Abs(xyz0[2]-xyz1[2]));
 392       if (thLoc * TMath::RadToDeg() < 15) merge = 1;
 393     }
 394
 395     if (merge) {
 396       Double_t dz = -0.5;
 397       if (xyz1[2] != xyz0[2]) dz = xyz0[2] / (xyz1[2] - xyz0[2]);
 398       tmp[0] = xyz0[0] - (xyz1[0] - xyz0[0]) * dz; // local coord. at the wire
 399       tmp[1] = xyz0[1] - (xyz1[1] - xyz0[1]) * dz;
 400       tmp[2] = xyz0[2] - (xyz1[2] - xyz0[2]) * dz;
 401       gMC->Gdtom(tmp, xyz1, 1); // global coord. at the wire
 402       fTrackPosition.SetXYZT(xyz1[0], xyz1[1], xyz1[2], fTrackPosition.T());
 403     } else {
 404       TLorentzVector backToWire( fStepSum[idvol]/2.*sin(theta)*cos(phi),
 405                                  fStepSum[idvol]/2.*sin(theta)*sin(phi),
 406                                  fStepSum[idvol]/2.*cos(theta),0.0       );
 407       fTrackPosition-=backToWire;
 408       //printf(" %d %d %d %f %d \n", gMC->IsTrackExiting(), gMC->IsTrackStop(), gMC->IsTrackDisappeared(), fStepSum[idvol], iEnter);
 409       //    AliDebug(1,
 410       //     Form("Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z()));
 411       // AliDebug(1,
 412       //     Form("Exit: Track backToWire %f %f %f",backToWire.X(),backToWire.Y(),backToWire.Z())) ;
 413     }
 414
 415     //-------------- Angle effect
 416     // Ratio between energy loss of particle and Mip as a function of BetaGamma of particle (Energy/Mass)
 417
 418     Float_t betaxGamma    = fTrackMomentum.P()/mass;//  pc/mc2
 419     Float_t sigmaEffect10degrees;
 420     Float_t sigmaEffectThetadegrees;
 421     Float_t eLossParticleELossMip;
 422     Float_t yAngleEffect=0.;
 423     Float_t thetawires      =  TMath::ASin( TMath::Sin(TMath::Pi()-theta) * TMath::Sin(phi) ) ;// We use Pi-theta because z is negative
 424     Double_t bField[3] = {0};
 425     fTrackPosition.Vect().GetXYZ(tmp);
 426     TGeoGlobalMagField::Instance()->Field(tmp,bField);
 427
 428     if (fAngleEffect && !fMagEffect){
 429       thetawires = TMath::Abs(thetawires);
 430     if ( (betaxGamma >3.2)   &&  (thetawires*kRaddeg<=15.) ) {
 431       betaxGamma=TMath::Log(betaxGamma);
 432       eLossParticleELossMip = fElossRatio->Eval(betaxGamma);
 433       // 10 degrees is a reference for a model (arbitrary)
 434       sigmaEffect10degrees=fAngleEffect10->Eval(eLossParticleELossMip);// in micrometers
 435       // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 436       sigmaEffectThetadegrees =  sigmaEffect10degrees/fAngleEffectNorma->Eval(thetawires*kRaddeg);  // For 5mm gap
 437       if ( (iChamber==1)  ||  (iChamber==2) )
 438         sigmaEffectThetadegrees/=(1.09833e+00+1.70000e-02*(thetawires*kRaddeg)); // The gap is different (4mm)
 439       yAngleEffect=1.e-04*gRandom->Gaus(0,sigmaEffectThetadegrees); // Error due to the angle effect in cm
 440     }
 441     }
 442     else if (fAngleEffect && fMagEffect) {
 443       if ( (betaxGamma >3.2)   &&  (TMath::Abs(thetawires*kRaddeg)<=15.) ) {
 444         betaxGamma=TMath::Log(betaxGamma);
 445         eLossParticleELossMip = fElossRatio->Eval(betaxGamma);
 446         // 10 degrees is a reference for a model (arbitrary)
 447         sigmaEffect10degrees=fAngleEffect10->Eval(eLossParticleELossMip);// in micrometers
 448         // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 449         sigmaEffectThetadegrees =  sigmaEffect10degrees/fMagAngleEffectNorma->Eval(thetawires*kRaddeg,bField[0]/10.);  // For 5mm gap
 450       if ( (iChamber==1)  ||  (iChamber==2) )
 451         sigmaEffectThetadegrees/=(1.09833e+00+1.70000e-02*(thetawires*kRaddeg)); // The gap is different (4mm)
 452         yAngleEffect=1.e-04*gRandom->Gaus(0,sigmaEffectThetadegrees); // Error due to the angle effect in cm
 453       }
 454     }
 455
 456     AliMUONHit hit(fIshunt,
 457                    gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(),
 458                    detElemId, ipart,
 459                    fTrackPosition.X(),
 460                    fTrackPosition.Y()+yAngleEffect,
 461                    fTrackPosition.Z(),
 462                    gMC->TrackTime(),
 463                    fTrackMomentum.P(),
 464                    theta,
 465                    phi,
 466                    fStepSum[idvol],
 467                    fDestepSum[idvol],
 468                    fTrackPosition.X(),
 469                    fTrackPosition.Y(),
 470                    fTrackPosition.Z());
 471
 472     fHitStore->Add(hit);
 473
 474     fStepSum[idvol]  =0; // Reset for the next event
 475     fDestepSum[idvol]=0; // Reset for the next event
 476     iEnter = 0;
 477   }
 478 }