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 <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 using std::endl;
  60 using std::cout;
  61 using std::setw;
  62 /// \cond CLASSIMP
  63 ClassImp(AliMUONv1)
  64 /// \endcond
  65
  66 //___________________________________________
  67 AliMUONv1::AliMUONv1()
  68   : AliMUON(),
  69     fAngleEffect(kTRUE),
  70     fMagEffect(kTRUE),
  71     fStepMaxInActiveGas(0.6),
  72     fStepSum(0x0),
  73     fDestepSum(0x0),
  74     fTrackMomentum(),
  75     fTrackPosition(),
  76     fElossRatio(0x0),
  77     fAngleEffect10(0x0),
  78     fAngleEffectNorma(0x0),
  79     fMagAngleEffectNorma(0x0)
  80 {
  81 /// Default constructor
  82
  83   AliDebug(1,Form("default (empty) ctor this=%p",this));
  84 }
  85
  86 //___________________________________________
  87 AliMUONv1::AliMUONv1(const char *name, const char* title)
  88 : AliMUON(name, title),
  89     fAngleEffect(kTRUE),
  90     fMagEffect(kTRUE),
  91     fStepMaxInActiveGas(0.6),
  92     fStepSum(0x0),
  93     fDestepSum(0x0),
  94     fTrackMomentum(),
  95     fTrackPosition(),
  96     fElossRatio(0x0),
  97     fAngleEffect10(0x0),
  98     fAngleEffectNorma(0x0),
  99     fMagAngleEffectNorma(0x0)
 100 {
 101 /// Standard onstructor
 102
 103     AliDebug(1,Form("ctor this=%p",this));
 104
 105     // Load mapping
 106     if ( ! AliMpCDB::LoadMpSegmentation() ) {
 107       AliFatal("Could not access mapping from OCDB !");
 108     }
 109
 110     // By default include all stations
 111
 112     fStepSum   = new Float_t [AliMUONConstants::NCh()];
 113     fDestepSum = new Float_t [AliMUONConstants::NCh()];
 114     for (Int_t i=0; i<AliMUONConstants::NCh(); i++) {
 115       fStepSum[i] =0.0;
 116       fDestepSum[i]=0.0;
 117     }
 118     // Ratio of particle mean eloss with respect MIP's Khalil Boudjemline, sep 2003, PhD.Thesis and Particle Data Book
 119     fElossRatio = new TF1("ElossRatio","[0]+[1]*x+[2]*x*x+[3]*x*x*x+[4]*x*x*x*x",0.5,5.);
 120     fElossRatio->SetParameter(0,1.02138);
 121     fElossRatio->SetParameter(1,-9.54149e-02);
 122     fElossRatio->SetParameter(2,+7.83433e-02);
 123     fElossRatio->SetParameter(3,-9.98208e-03);
 124     fElossRatio->SetParameter(4,+3.83279e-04);
 125
 126     // Angle effect in tracking chambers at theta =10 degres as a function of ElossRatio (Khalil BOUDJEMLINE sep 2003 Ph.D Thesis) (in micrometers)
 127     fAngleEffect10 = new TF1("AngleEffect10","[0]+[1]*x+[2]*x*x",0.5,3.0);
 128     fAngleEffect10->SetParameter(0, 1.90691e+02);
 129     fAngleEffect10->SetParameter(1,-6.62258e+01);
 130     fAngleEffect10->SetParameter(2,+1.28247e+01);
 131     // Angle effect: Normalisation form theta=10 degres to theta between 0 and 10 (Khalil BOUDJEMLINE sep 2003 Ph.D Thesis)
 132     // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 133     fAngleEffectNorma = new TF1("AngleEffectNorma","[0]+[1]*x+[2]*x*x+[3]*x*x*x",0.0,10.0);
 134     fAngleEffectNorma->SetParameter(0,4.148);
 135     fAngleEffectNorma->SetParameter(1,-6.809e-01);
 136     fAngleEffectNorma->SetParameter(2,5.151e-02);
 137     fAngleEffectNorma->SetParameter(3,-1.490e-03);
 138
 139     // Magnetic field effect: Normalisation form theta=16 degres (eq. 10 degrees B=0) to theta between -20 and 20 (Lamia Benhabib jun 2006 )
 140     // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 141     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.);
 142     fMagAngleEffectNorma->SetParameters(8.6995, 25.4022, 13.8822, 2.4717, 1.1551, -0.0624, 0.0012);
 143 }
 144
 145 //___________________________________________
 146 AliMUONv1::~AliMUONv1()
 147 {
 148 /// Destructor
 149
 150   AliDebug(1,Form("dtor this=%p",this));
 151   delete [] fStepSum;
 152   delete [] fDestepSum;
 153   delete fElossRatio;
 154   delete fAngleEffect10;
 155   delete fAngleEffectNorma;
 156   delete fMagAngleEffectNorma;
 157 }
 158
 159 //__________________________________________________
 160 void AliMUONv1::CreateGeometry()
 161 {
 162 /// Construct geometry using geometry builder
 163
 164   fGeometryBuilder->CreateGeometry();
 165 }
 166
 167 //________________________________________________________________
 168 void AliMUONv1::CreateMaterials()
 169 {
 170 /// Construct materials using geometry builder
 171
 172   fGeometryBuilder->CreateMaterials();
 173 }
 174
 175 //________________________________________________________________
 176 void AliMUONv1::UpdateInternalGeometry()
 177 {
 178 /// Update geometry after applying mis-alignment
 179
 180   // Load mapping
 181   if ( ! AliMpCDB::LoadMpSegmentation() ) {
 182     AliFatal("Could not access mapping from OCDB !");
 183   }
 184
 185   fGeometryBuilder->UpdateInternalGeometry();
 186 }
 187
 188 //________________________________________________________________
 189 void AliMUONv1::AddAlignableVolumes() const
 190 {
 191 /// Construct materials using geometry builder
 192
 193   GetGeometryTransformer()->AddAlignableVolumes();
 194 }
 195
 196
 197 //___________________________________________
 198 void AliMUONv1::Init()
 199 {
 200 /// Initialize geometry
 201
 202   AliDebug(1,"Start Init for version 1 - CPC chamber type");
 203
 204   fGeometryBuilder->InitGeometry();
 205   AliDebug(1,"Finished Init for version 1 - CPC chamber type");
 206
 207
 208   // Build segmentation
 209   // using geometry parametrisation
 210   //
 211   // Build response
 212   //
 213   AliMUONResponseFactory respFactory("default", fIsTailEffect);
 214   respFactory.Build(this);
 215
 216 }
 217
 218 //__________________________________________________________________
 219 Int_t  AliMUONv1::GetGeomModuleId(Int_t volId) const
 220 {
 221 /// Check if the volume with specified  volId is a sensitive volume (gas)
 222 /// of some chamber and return the chamber number;
 223 /// if not sensitive volume - return 0.
 224
 225   for (Int_t i = 0; i < AliMUONConstants::NGeomModules(); i++) {
 226     if ( GetGeometry()->GetModule(i)->IsSensitiveVolume(volId) )
 227       return i;
 228   }
 229
 230   return -1;
 231 }
 232
 233 //_______________________________________________________________________________
 234 TString  AliMUONv1::CurrentVolumePath() const
 235 {
 236 /// Return current volume path
 237 /// (Could be removed when this function is available via TVirtualMC::GetMC())
 238
 239   TString path = "";
 240   TString name;
 241   Int_t copyNo;
 242   Int_t imother = 0;
 243   do {
 244     name = TVirtualMC::GetMC()->CurrentVolOffName(imother);
 245     TVirtualMC::GetMC()->CurrentVolOffID(imother++, copyNo);
 246     TString add = "/";
 247     add += name;
 248     add += "_";
 249     add += copyNo;
 250     path.Insert(0,add);
 251   }
 252   while ( name != TString("ALIC") );
 253
 254   return path;
 255 }
 256
 257 //_______________________________________________________________________________
 258 void AliMUONv1::StepManager()
 259 {
 260 /// Step manager for the chambers
 261
 262   // Only charged tracks
 263   if( !(TVirtualMC::GetMC()->TrackCharge()) ) return;
 264   // Only charged tracks
 265
 266   // Only gas gap inside chamber
 267   // Tag chambers and record hits when track enters
 268   static Int_t   idvol=-1, iEnter = 0;
 269   Int_t   copy;
 270   const  Float_t kBig = 1.e10;
 271   static Double_t xyzEnter[3];
 272
 273   //
 274   // Only gas gap inside chamber
 275   // Tag chambers and record hits when track enters
 276   Int_t id=TVirtualMC::GetMC()->CurrentVolID(copy);
 277   Int_t iGeomModule = GetGeomModuleId(id);
 278   if (iGeomModule == -1) return;
 279
 280   // Detection elements id
 281   const AliMUONGeometryModule* kGeometryModule
 282     = GetGeometry()->GetModule(iGeomModule);
 283   AliMUONGeometryDetElement* detElement
 284     = kGeometryModule->FindBySensitiveVolume(CurrentVolumePath());
 285
 286   if (!detElement && iGeomModule < AliMUONConstants::NGeomModules()-2) {
 287     iGeomModule++;
 288     const AliMUONGeometryModule* kGeometryModule2
 289       = GetGeometry()->GetModule(iGeomModule);
 290     detElement
 291       = kGeometryModule2->FindBySensitiveVolume(CurrentVolumePath());
 292   }
 293
 294   Int_t detElemId = 0;
 295   if (detElement) detElemId = detElement->GetUniqueID();
 296
 297   if (!detElemId) {
 298     AliErrorStream()
 299          << "Geometry module id: "
 300          << setw(3) << iGeomModule << "  "
 301          << "Current SV: "
 302          <<  CurrentVolumePath()
 303          << "  detElemId: "
 304          << setw(5) << detElemId
 305          << endl;
 306     Double_t x, y, z;
 307     TVirtualMC::GetMC()->TrackPosition(x, y, z);
 308     AliErrorStream()
 309          << "   global position: "
 310          << x << ", " << y << ", " << z
 311          << endl;
 312     AliErrorStream() << "DetElemId not identified." << endl;
 313   }
 314
 315   Int_t iChamber = AliMpDEManager::GetChamberId(detElemId) + 1;
 316   idvol = iChamber -1;
 317
 318   // Filling TrackRefs file for MUON. Our Track references are the active volume of the chambers
 319   if ( (TVirtualMC::GetMC()->IsTrackEntering() || TVirtualMC::GetMC()->IsTrackExiting() ) ) {
 320     AliTrackReference* trackReference
 321       = AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kMUON);
 322     trackReference->SetUserId(detElemId);
 323   }
 324
 325   if( TVirtualMC::GetMC()->IsTrackEntering() ) {
 326      Float_t theta = fTrackMomentum.Theta();
 327      if ( fIsMaxStep && (TMath::Pi()-theta)*kRaddeg>=15. ) {
 328        TVirtualMC::GetMC()->SetMaxStep(fStepMaxInActiveGas); // We use Pi-theta because z is negative
 329      }
 330      iEnter = 1;
 331      TVirtualMC::GetMC()->TrackPosition(xyzEnter[0], xyzEnter[1], xyzEnter[2]); // save coordinates of entrance point
 332   }
 333
 334    //   AliDebug(1,
 335    //       Form("Active volume found %d chamber %d Z chamber is %f ",idvol,iChamber,
 336    //            ( (AliMUONChamber*)(*fChambers)[idvol])->Z())) ;
 337   // Particule id and mass,
 338   Int_t     ipart = TVirtualMC::GetMC()->TrackPid();
 339   Float_t   mass  = TVirtualMC::GetMC()->TrackMass();
 340
 341   fDestepSum[idvol]+=TVirtualMC::GetMC()->Edep();
 342   // Get current particle id (ipart), track position (pos)  and momentum (mom)
 343   if ( fStepSum[idvol]==0.0 )  TVirtualMC::GetMC()->TrackMomentum(fTrackMomentum);
 344   fStepSum[idvol]+=TVirtualMC::GetMC()->TrackStep();
 345
 346   //  if (AliDebugLevel()) {
 347   //   AliDebug(1,Form("Step, iChamber %d, Particle %d, theta %f phi %f mass %f StepSum %f eloss %g",
 348   //                 iChamber,ipart, fTrackMomentum.Theta()*kRaddeg, fTrackMomentum.Phi()*kRaddeg,
 349   //         mass, fStepSum[idvol], TVirtualMC::GetMC()->Edep()));
 350   // AliDebug(1,Form("Step:Track Momentum %f %f %f", fTrackMomentum.X(), fTrackMomentum.Y(),
 351   //         fTrackMomentum.Z()));
 352   // TVirtualMC::GetMC()->TrackPosition(fTrackPosition);
 353   // AliDebug(1,Form("Step: Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),
 354   //         fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z())) ;
 355   //}
 356
 357   // Track left chamber or StepSum larger than fStepMaxInActiveGas
 358   if ( TVirtualMC::GetMC()->IsTrackExiting() ||
 359        TVirtualMC::GetMC()->IsTrackStop() ||
 360        TVirtualMC::GetMC()->IsTrackDisappeared()||
 361        (fStepSum[idvol]>fStepMaxInActiveGas) ) {
 362
 363     if   ( fIsMaxStep &&
 364            ( TVirtualMC::GetMC()->IsTrackExiting() ||
 365              TVirtualMC::GetMC()->IsTrackStop() ||
 366              TVirtualMC::GetMC()->IsTrackDisappeared() ) ) TVirtualMC::GetMC()->SetMaxStep(kBig);
 367     if (fDestepSum[idvol] == 0) {
 368       // AZ - no energy release
 369       fStepSum[idvol] = 0; // Reset for the next event
 370       iEnter = 0;
 371       return;
 372     }
 373
 374     TVirtualMC::GetMC()->TrackPosition(fTrackPosition);
 375     Float_t theta = fTrackMomentum.Theta();
 376     Float_t phi   = fTrackMomentum.Phi();
 377
 378     Int_t merge = 0;
 379     Double_t xyz0[3]={0}, xyz1[3]={0}, tmp[3]={0};
 380     if (TVirtualMC::GetMC()->IsTrackExiting() && iEnter != 0) {
 381       // AZ - this code is to avoid artificial hit splitting at the
 382       // "fake" boundary inside the same chamber. It will still produce
 383       // 2 hits but with the same coordinates (at the wire) to allow
 384       // their merging at the digitization level.
 385
 386       // Only for a track going from the entrance to the exit from the volume
 387       // Get local coordinates
 388       TVirtualMC::GetMC()->Gmtod(xyzEnter, xyz0, 1); // local coord. at the entrance
 389
 390       fTrackPosition.Vect().GetXYZ(tmp);
 391       TVirtualMC::GetMC()->Gmtod(tmp, xyz1, 1); // local coord. at the exit
 392       Float_t dx = xyz0[0] - xyz1[0];
 393       Float_t dy = xyz0[1] - xyz1[1];
 394       Float_t thLoc = TMath::ATan2 (TMath::Sqrt(dx*dx+dy*dy), TMath::Abs(xyz0[2]-xyz1[2]));
 395       if (thLoc * TMath::RadToDeg() < 15) merge = 1;
 396     }
 397
 398     if (merge) {
 399       Double_t dz = -0.5;
 400       if (xyz1[2] != xyz0[2]) dz = xyz0[2] / (xyz1[2] - xyz0[2]);
 401       tmp[0] = xyz0[0] - (xyz1[0] - xyz0[0]) * dz; // local coord. at the wire
 402       tmp[1] = xyz0[1] - (xyz1[1] - xyz0[1]) * dz;
 403       tmp[2] = xyz0[2] - (xyz1[2] - xyz0[2]) * dz;
 404       TVirtualMC::GetMC()->Gdtom(tmp, xyz1, 1); // global coord. at the wire
 405       fTrackPosition.SetXYZT(xyz1[0], xyz1[1], xyz1[2], fTrackPosition.T());
 406     } else {
 407       TLorentzVector backToWire( fStepSum[idvol]/2.*sin(theta)*cos(phi),
 408                                  fStepSum[idvol]/2.*sin(theta)*sin(phi),
 409                                  fStepSum[idvol]/2.*cos(theta),0.0       );
 410       fTrackPosition-=backToWire;
 411       //printf(" %d %d %d %f %d \n", TVirtualMC::GetMC()->IsTrackExiting(), TVirtualMC::GetMC()->IsTrackStop(), TVirtualMC::GetMC()->IsTrackDisappeared(), fStepSum[idvol], iEnter);
 412       //    AliDebug(1,
 413       //     Form("Track Position %f %f %f",fTrackPosition.X(),fTrackPosition.Y(),fTrackPosition.Z()));
 414       // AliDebug(1,
 415       //     Form("Exit: Track backToWire %f %f %f",backToWire.X(),backToWire.Y(),backToWire.Z())) ;
 416     }
 417
 418     //-------------- Angle effect
 419     // Ratio between energy loss of particle and Mip as a function of BetaGamma of particle (Energy/Mass)
 420
 421     Float_t betaxGamma    = fTrackMomentum.P()/mass;//  pc/mc2
 422     Float_t sigmaEffect10degrees;
 423     Float_t sigmaEffectThetadegrees;
 424     Float_t eLossParticleELossMip;
 425     Float_t yAngleEffect=0.;
 426     Float_t thetawires      =  TMath::ASin( TMath::Sin(TMath::Pi()-theta) * TMath::Sin(phi) ) ;// We use Pi-theta because z is negative
 427     Double_t bField[3] = {0};
 428     fTrackPosition.Vect().GetXYZ(tmp);
 429     TGeoGlobalMagField::Instance()->Field(tmp,bField);
 430
 431     if (fAngleEffect && !fMagEffect){
 432       thetawires = TMath::Abs(thetawires);
 433     if ( (betaxGamma >3.2)   &&  (thetawires*kRaddeg<=15.) ) {
 434       betaxGamma=TMath::Log(betaxGamma);
 435       eLossParticleELossMip = fElossRatio->Eval(betaxGamma);
 436       // 10 degrees is a reference for a model (arbitrary)
 437       sigmaEffect10degrees=fAngleEffect10->Eval(eLossParticleELossMip);// in micrometers
 438       // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 439       sigmaEffectThetadegrees =  sigmaEffect10degrees/fAngleEffectNorma->Eval(thetawires*kRaddeg);  // For 5mm gap
 440       if ( (iChamber==1)  ||  (iChamber==2) )
 441         sigmaEffectThetadegrees/=(1.09833e+00+1.70000e-02*(thetawires*kRaddeg)); // The gap is different (4mm)
 442       yAngleEffect=1.e-04*gRandom->Gaus(0,sigmaEffectThetadegrees); // Error due to the angle effect in cm
 443     }
 444     }
 445     else if (fAngleEffect && fMagEffect) {
 446       if ( (betaxGamma >3.2)   &&  (TMath::Abs(thetawires*kRaddeg)<=15.) ) {
 447         betaxGamma=TMath::Log(betaxGamma);
 448         eLossParticleELossMip = fElossRatio->Eval(betaxGamma);
 449         // 10 degrees is a reference for a model (arbitrary)
 450         sigmaEffect10degrees=fAngleEffect10->Eval(eLossParticleELossMip);// in micrometers
 451         // Angle with respect to the wires assuming that chambers are perpendicular to the z axis.
 452         sigmaEffectThetadegrees =  sigmaEffect10degrees/fMagAngleEffectNorma->Eval(thetawires*kRaddeg,bField[0]/10.);  // For 5mm gap
 453       if ( (iChamber==1)  ||  (iChamber==2) )
 454         sigmaEffectThetadegrees/=(1.09833e+00+1.70000e-02*(thetawires*kRaddeg)); // The gap is different (4mm)
 455         yAngleEffect=1.e-04*gRandom->Gaus(0,sigmaEffectThetadegrees); // Error due to the angle effect in cm
 456       }
 457     }
 458
 459     AliMUONHit hit(fIshunt,
 460                    gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(),
 461                    detElemId, ipart,
 462                    fTrackPosition.X(),
 463                    fTrackPosition.Y()+yAngleEffect,
 464                    fTrackPosition.Z(),
 465                    TVirtualMC::GetMC()->TrackTime(),
 466                    fTrackMomentum.P(),
 467                    theta,
 468                    phi,
 469                    fStepSum[idvol],
 470                    fDestepSum[idvol],
 471                    fTrackPosition.X(),
 472                    fTrackPosition.Y(),
 473                    fTrackPosition.Z());
 474
 475     fHitStore->Add(hit);
 476
 477     fStepSum[idvol]  =0; // Reset for the next event
 478     fDestepSum[idvol]=0; // Reset for the next event
 479     iEnter = 0;
 480   }
 481 }