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