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