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 "AliMUONTriggerCircuit.h"
  31 #include "AliMUONTriggerCircuitNew.h"
  32 #include "AliMUONTriggerCrateStore.h"
  33 #include "AliMUONGeometryBuilder.h"
  34 #include "AliMUONGeometry.h"
  35 #include "AliMUONGeometryTransformer.h"
  36 #include "AliMUONGeometryModule.h"
  37 #include "AliMUONStringIntMap.h"
  38 #include "AliMUONGeometryDetElement.h"
  39
  40 #include "AliConst.h"
  41 #include "AliMagF.h"
  42 #include "AliRun.h"
  43 #include "AliMC.h"
  44 #include "AliTrackReference.h"
  45 #include "AliLog.h"
  46
  47 #include <TRandom.h>
  48 #include <TF1.h>
  49 #include <TClonesArray.h>
  50 #include <TRandom.h>
  51 #include <TVirtualMC.h>
  52 #include <TGeoMatrix.h>
  53
  54 #include <string>
  55
  56 /// \cond CLASSIMP
  57 ClassImp(AliMUONv1)
  58 /// \endcond
  59
  60 //___________________________________________
  61 AliMUONv1::AliMUONv1()
  62   : AliMUON(),
  63     fAngleEffect(kTRUE),
  64     fStepMaxInActiveGas(0.6),
  65     fStepSum(0x0),
  66     fDestepSum(0x0),
  67     fTrackMomentum(),
  68     fTrackPosition(),
  69     fElossRatio(0x0),
  70     fAngleEffect10(0x0),
  71     fAngleEffectNorma(0x0)
  72 {
  73 /// Default constructor
  74
  75   AliDebug(1,Form("default (empty) ctor this=%p",this));
  76 }
  77
  78 //___________________________________________
  79 AliMUONv1::AliMUONv1(const char *name, const char *title,
  80                      const char* sDigitizerClassName,
  81                      const char* digitizerClassName)
  82 : AliMUON(name,title,sDigitizerClassName,digitizerClassName),
  83     fAngleEffect(kTRUE),
  84     fStepMaxInActiveGas(0.6),
  85     fStepSum(0x0),
  86     fDestepSum(0x0),
  87     fTrackMomentum(),
  88     fTrackPosition(),
  89     fElossRatio(0x0),
  90     fAngleEffect10(0x0),
  91     fAngleEffectNorma(0x0)
  92 {
  93 /// Standard onstructor
  94
  95     AliDebug(1,Form("ctor this=%p",this));
  96
  97     // By default include all stations
  98
  99     fStepSum   = new Float_t [AliMUONConstants::NCh()];
 100     fDestepSum = new Float_t [AliMUONConstants::NCh()];
 101     for (Int_t i=0; i<AliMUONConstants::NCh(); i++) {
 102       fStepSum[i] =0.0;
 103       fDestepSum[i]=0.0;
 104     }
 105     // Ratio of particle mean eloss with respect MIP's Khalil Boudjemline, sep 2003, PhD.Thesis and Particle Data Book
 106     fElossRatio = new TF1("ElossRatio","[0]+[1]*x+[2]*x*x+[3]*x*x*x+[4]*x*x*x*x",0.5,5.);
 107     fElossRatio->SetParameter(0,1.02138);
 108     fElossRatio->SetParameter(1,-9.54149e-02);
 109     fElossRatio->SetParameter(2,+7.83433e-02);
 110     fElossRatio->SetParameter(3,-9.98208e-03);
 111     fElossRatio->SetParameter(4,+3.83279e-04);
 112
 113     // Angle effect in tracking chambers at theta =10 degres as a function of ElossRatio (Khalil BOUDJEMLINE sep 2003 Ph.D Thesis) (in micrometers)
 114     fAngleEffect10 = new TF1("AngleEffect10","[0]+[1]*x+[2]*x*x",0.5,3.0);
 115     fAngleEffect10->SetParameter(0, 1.90691e+02);
 116     fAngleEffect10->SetParameter(1,-6.62258e+01);
 117     fAngleEffect10->SetParameter(2,+1.28247e+01);
 118     // Angle effect: Normalisation form theta=10 degres to theta between 0 and 10 (Khalil BOUDJEMLINE sep 2003 Ph.D Thesis)
 119     // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 120     fAngleEffectNorma = new TF1("AngleEffectNorma","[0]+[1]*x+[2]*x*x+[3]*x*x*x",0.0,10.0);
 121     fAngleEffectNorma->SetParameter(0,4.148);
 122     fAngleEffectNorma->SetParameter(1,-6.809e-01);
 123     fAngleEffectNorma->SetParameter(2,5.151e-02);
 124     fAngleEffectNorma->SetParameter(3,-1.490e-03);
 125 }
 126
 127 //___________________________________________
 128 AliMUONv1::~AliMUONv1()
 129 {
 130 /// Destructor
 131
 132   AliDebug(1,Form("dtor this=%p",this));
 133   delete [] fStepSum;
 134   delete [] fDestepSum;
 135   delete fElossRatio;
 136   delete fAngleEffect10;
 137   delete fAngleEffectNorma;
 138 }
 139
 140 //__________________________________________________
 141 void AliMUONv1::CreateGeometry()
 142 {
 143 /// Construct geometry using geometry builder
 144
 145   fGeometryBuilder->CreateGeometry();
 146 }
 147
 148 //________________________________________________________________
 149 void AliMUONv1::CreateMaterials()
 150 {
 151 /// Construct materials using geometry builder
 152
 153   fGeometryBuilder->CreateMaterials();
 154 }
 155
 156 //___________________________________________
 157 void AliMUONv1::Init()
 158 {
 159 /// Initialize geometry
 160
 161   AliDebug(1,"Start Init for version 1 - CPC chamber type");
 162
 163   fGeometryBuilder->InitGeometry();
 164   AliDebug(1,"Finished Init for version 1 - CPC chamber type");
 165
 166
 167   std::string ftype(GetTitle());
 168
 169   // Build segmentation
 170   // using geometry parametrisation
 171   //
 172   AliMUONSegFactory segFactory(GetGeometryTransformer());
 173   fSegmentation = segFactory.CreateSegmentation(ftype);
 174
 175   if (!fSegmentation) {
 176     AliFatal(Form("Wrong factory type : %s",ftype.c_str()));
 177   }
 178
 179   // Build response
 180   //
 181   AliMUONResponseFactory respFactory("default");
 182   respFactory.Build(this);
 183
 184
 185   // Initialize segmentation
 186   //
 187   fSegmentation->Init();
 188
 189   // Initialize trigger circuits
 190   //
 191   for (Int_t i=0; i<AliMUONConstants::NTriggerCircuit(); i++)  {
 192     AliMUONTriggerCircuit* c = (AliMUONTriggerCircuit*)(fTriggerCircuits->At(i));
 193     c->Init(i);
 194   }
 195
 196   AliMUONTriggerCrateStore store;
 197   store.ReadFromFile();
 198   for (Int_t i=0; i<AliMUONConstants::NTriggerCircuit(); i++)
 199   {
 200     AliMUONTriggerCircuitNew* c = (AliMUONTriggerCircuitNew*)(fTriggerCircuitsNew->At(i));
 201     c->Init(i,store);
 202   }
 203
 204 }
 205
 206 //__________________________________________________________________
 207 Int_t  AliMUONv1::GetChamberId(Int_t volId) const
 208 {
 209 /// Check if the volume with specified  volId is a sensitive volume (gas)
 210 /// of some chamber and return the chamber number;
 211 /// if not sensitive volume - return 0.
 212
 213   for (Int_t i = 0; i < AliMUONConstants::NCh(); i++) {
 214     if ( GetGeometry()->GetModule(i)->IsSensitiveVolume(volId) )
 215       return i+1;
 216   }
 217
 218   return 0;
 219 }
 220
 221 //_______________________________________________________________________________
 222 TString  AliMUONv1::CurrentVolumePath() const
 223 {
 224 /// Return current volume path
 225 /// (Could be removed when this function is available via gMC)
 226
 227   TString path = "";
 228   TString name;
 229   Int_t copyNo;
 230   Int_t imother = 0;
 231   do {
 232     name = gMC->CurrentVolOffName(imother);
 233     gMC->CurrentVolOffID(imother++, copyNo);
 234     TString add = "/";
 235     add += name;
 236     add += "_";
 237     add += copyNo;
 238     path.Insert(0,add);
 239   }
 240   while ( name != TString("ALIC") );
 241
 242   return path;
 243 }
 244
 245 //_______________________________________________________________________________
 246 void AliMUONv1::StepManager()
 247 {
 248 /// Step manager for the chambers
 249
 250   // Only charged tracks
 251   if( !(gMC->TrackCharge()) ) return;
 252   // Only charged tracks
 253
 254   // Only gas gap inside chamber
 255   // Tag chambers and record hits when track enters
 256   static Int_t   idvol=-1, iEnter = 0;
 257   Int_t   iChamber=0;
 258   Int_t   id=0;
 259   Int_t   copy;
 260   const  Float_t kBig = 1.e10;
 261   static Double_t xyzEnter[3];
 262
 263   //
 264   // Only gas gap inside chamber
 265   // Tag chambers and record hits when track enters
 266   id=gMC->CurrentVolID(copy);
 267   iChamber = GetChamberId(id);
 268   idvol = iChamber -1;
 269
 270   if (idvol == -1) return;
 271
 272   // Detection elements id
 273   const AliMUONGeometryModule* kGeometryModule
 274     = GetGeometry()->GetModule(iChamber-1);
 275
 276   AliMUONGeometryDetElement* detElement
 277     = kGeometryModule->FindBySensitiveVolume(CurrentVolumePath());
 278
 279   Int_t detElemId = 0;
 280   if (detElement) detElemId = detElement->GetUniqueID();
 281
 282   if (!detElemId) {
 283     cerr << "Chamber id: "
 284          << setw(3) << iChamber << "  "
 285          << "Current SV: "
 286          <<  CurrentVolumePath()
 287          << "  detElemId: "
 288          << setw(5) << detElemId
 289          << endl;
 290     Double_t x, y, z;
 291     gMC->TrackPosition(x, y, z);
 292     cerr << "   global position: "
 293          << x << ", " << y << ", " << z
 294          << endl;
 295     AliError("DetElemId not identified.");
 296   }
 297
 298   // Filling TrackRefs file for MUON. Our Track references are the active volume of the chambers
 299   if ( (gMC->IsTrackEntering() || gMC->IsTrackExiting() ) ) {
 300     AliTrackReference* trackReference
 301       = AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 302     trackReference->SetUserId(detElemId);
 303   }
 304
 305   if( gMC->IsTrackEntering() ) {
 306      Float_t theta = fTrackMomentum.Theta();
 307      if ((TMath::Pi()-theta)*kRaddeg>=15.) gMC->SetMaxStep(fStepMaxInActiveGas); // We use Pi-theta because z is negative
 308      iEnter = 1;
 309      gMC->TrackPosition(xyzEnter[0], xyzEnter[1], xyzEnter[2]); // save coordinates of entrance point
 310   }
 311
 312    //   AliDebug(1,
 313    //       Form("Active volume found %d chamber %d Z chamber is %f ",idvol,iChamber,
 314    //            ( (AliMUONChamber*)(*fChambers)[idvol])->Z())) ;
 315   // Particule id and mass,
 316   Int_t     ipart = gMC->TrackPid();
 317   Float_t   mass  = gMC->TrackMass();
 318
 319   fDestepSum[idvol]+=gMC->Edep();
 320   // Get current particle id (ipart), track position (pos)  and momentum (mom)
 321   if ( fStepSum[idvol]==0.0 )  gMC->TrackMomentum(fTrackMomentum);
 322   fStepSum[idvol]+=gMC->TrackStep();
 323
 324   //  if (AliDebugLevel()) {
 325   //   AliDebug(1,Form("Step, iChamber %d, Particle %d, theta %f phi %f mass %f StepSum %f eloss %g",
 326   //                 iChamber,ipart, fTrackMomentum.Theta()*kRaddeg, fTrackMomentum.Phi()*kRaddeg,
 327   //         mass, fStepSum[idvol], gMC->Edep()));
 328   // AliDebug(1,Form("Step:Track Momentum %f %f %f", fTrackMomentum.X(), fTrackMomentum.Y(),
 329   //         fTrackMomentum.Z()));
 330   // gMC->TrackPosition(fTrackPosition);
 331   // AliDebug(1,Form("Step: Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),
 332   //         fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z())) ;
 333   //}
 334
 335   // Track left chamber or StepSum larger than fStepMaxInActiveGas
 336   if ( gMC->IsTrackExiting() ||
 337        gMC->IsTrackStop() ||
 338        gMC->IsTrackDisappeared()||
 339        (fStepSum[idvol]>fStepMaxInActiveGas) ) {
 340
 341     if   ( gMC->IsTrackExiting() ||
 342            gMC->IsTrackStop() ||
 343            gMC->IsTrackDisappeared() ) gMC->SetMaxStep(kBig);
 344     if (fDestepSum[idvol] == 0) {
 345       // AZ - no energy release
 346       fStepSum[idvol] = 0; // Reset for the next event
 347       iEnter = 0;
 348       return;
 349     }
 350
 351     gMC->TrackPosition(fTrackPosition);
 352     Float_t theta = fTrackMomentum.Theta();
 353     Float_t phi   = fTrackMomentum.Phi();
 354
 355     Int_t merge = 0;
 356     Double_t xyz0[3]={0}, xyz1[3]={0}, tmp[3]={0};
 357     if (gMC->IsTrackExiting() && iEnter != 0) {
 358       // AZ - this code is to avoid artificial hit splitting at the
 359       // "fake" boundary inside the same chamber. It will still produce
 360       // 2 hits but with the same coordinates (at the wire) to allow
 361       // their merging at the digitization level.
 362
 363       // Only for a track going from the entrance to the exit from the volume
 364       // Get local coordinates
 365       gMC->Gmtod(xyzEnter, xyz0, 1); // local coord. at the entrance
 366
 367       fTrackPosition.Vect().GetXYZ(tmp);
 368       gMC->Gmtod(tmp, xyz1, 1); // local coord. at the exit
 369       Float_t dx = xyz0[0] - xyz1[0];
 370       Float_t dy = xyz0[1] - xyz1[1];
 371       Float_t thLoc = TMath::ATan2 (TMath::Sqrt(dx*dx+dy*dy), TMath::Abs(xyz0[2]-xyz1[2]));
 372       if (thLoc * TMath::RadToDeg() < 15) merge = 1;
 373     }
 374
 375     if (merge) {
 376       Double_t dz = -0.5;
 377       if (xyz1[2] != xyz0[2]) dz = xyz0[2] / (xyz1[2] - xyz0[2]);
 378       tmp[0] = xyz0[0] - (xyz1[0] - xyz0[0]) * dz; // local coord. at the wire
 379       tmp[1] = xyz0[1] - (xyz1[1] - xyz0[1]) * dz;
 380       tmp[2] = xyz0[2] - (xyz1[2] - xyz0[2]) * dz;
 381       gMC->Gdtom(tmp, xyz1, 1); // global coord. at the wire
 382       fTrackPosition.SetXYZT(xyz1[0], xyz1[1], xyz1[2], fTrackPosition.T());
 383     } else {
 384       TLorentzVector backToWire( fStepSum[idvol]/2.*sin(theta)*cos(phi),
 385                                  fStepSum[idvol]/2.*sin(theta)*sin(phi),
 386                                  fStepSum[idvol]/2.*cos(theta),0.0       );
 387       fTrackPosition-=backToWire;
 388       //printf(" %d %d %d %f %d \n", gMC->IsTrackExiting(), gMC->IsTrackStop(), gMC->IsTrackDisappeared(), fStepSum[idvol], iEnter);
 389       //    AliDebug(1,
 390       //     Form("Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z()));
 391       // AliDebug(1,
 392       //     Form("Exit: Track backToWire %f %f %f",backToWire.X(),backToWire.Y(),backToWire.Z())) ;
 393     }
 394
 395     //-------------- Angle effect
 396     // Ratio between energy loss of particle and Mip as a function of BetaGamma of particle (Energy/Mass)
 397
 398     Float_t betaxGamma    = fTrackMomentum.P()/mass;//  pc/mc2
 399     Float_t sigmaEffect10degrees;
 400     Float_t sigmaEffectThetadegrees;
 401     Float_t eLossParticleELossMip;
 402     Float_t yAngleEffect=0.;
 403     Float_t thetawires      =  TMath::Abs( TMath::ASin( TMath::Sin(TMath::Pi()-theta) * TMath::Sin(phi) ) );// We use Pi-theta because z is negative
 404
 405
 406     if (fAngleEffect){
 407     if ( (betaxGamma >3.2)   &&  (thetawires*kRaddeg<=15.) ) {
 408       betaxGamma=TMath::Log(betaxGamma);
 409       eLossParticleELossMip = fElossRatio->Eval(betaxGamma);
 410       // 10 degrees is a reference for a model (arbitrary)
 411       sigmaEffect10degrees=fAngleEffect10->Eval(eLossParticleELossMip);// in micrometers
 412       // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 413       sigmaEffectThetadegrees =  sigmaEffect10degrees/fAngleEffectNorma->Eval(thetawires*kRaddeg);  // For 5mm gap
 414       if ( (iChamber==1)  ||  (iChamber==2) )
 415         sigmaEffectThetadegrees/=(1.09833e+00+1.70000e-02*(thetawires*kRaddeg)); // The gap is different (4mm)
 416       yAngleEffect=1.e-04*gRandom->Gaus(0,sigmaEffectThetadegrees); // Error due to the angle effect in cm
 417     }
 418     }
 419
 420     // One hit per chamber
 421     GetMUONData()->AddHit2(fIshunt,
 422                           gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(),
 423                           detElemId, ipart,
 424                           fTrackPosition.X(),
 425                           fTrackPosition.Y()+yAngleEffect,
 426                           fTrackPosition.Z(),
 427                           gMC->TrackTime(),
 428                           fTrackMomentum.P(),
 429                           theta,
 430                           phi,
 431                           fStepSum[idvol],
 432                           fDestepSum[idvol],
 433                           fTrackPosition.X(),
 434                           fTrackPosition.Y(),
 435                           fTrackPosition.Z());
 436
 437     //       AliDebug(1,Form("Exit: Particle exiting from chamber %d",iChamber));
 438     //       AliDebug(1,Form("Exit: StepSum %f eloss geant %g ",fStepSum[idvol],fDestepSum[idvol]));
 439     //       AliDebug(1,Form("Exit: Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z()) ;
 440
 441     fStepSum[idvol]  =0; // Reset for the next event
 442     fDestepSum[idvol]=0; // Reset for the next event
 443     iEnter = 0;
 444   }
 445 }