PHOS/AliPHOSv4.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
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   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 //_________________________________________________________________________
  19 // Implementation of the PHOS manager class for fast simulations
  20 // Tracks particles until the reach a grossly designed PHOS module
  21 // Modify the particles property (momentum, energy, type) according to
  22 //  the PHOS response function. The result is called a virtual reconstructed
  23 //  particle.
  24 //
  25 //*-- Author: Yves Schutz (SUBATECH)
  26
  27 // --- ROOT system ---
  28
  29 #include "TBRIK.h"
  30 #include "TNode.h"
  31 #include "TParticle.h"
  32 #include "TTree.h"
  33 #include "TGeometry.h"
  34 #include "TFile.h"
  35
  36 // --- Standard library ---
  37
  38 // --- AliRoot header files ---
  39 #include "AliPHOSFastRecParticle.h"
  40 #include "AliPHOSGeometry.h"
  41 #include "AliPHOSv4.h"
  42 #include "AliPHOSLoader.h"
  43 #include "AliRun.h"
  44 #include "AliConst.h"
  45 #include "AliMC.h"
  46
  47 ClassImp(AliPHOSv4)
  48
  49 //____________________________________________________________________________
  50 AliPHOSv4::AliPHOSv4() : AliPHOS()
  51 {
  52   // default ctor : initialize data member
  53    fBigBoxX = 0. ;
  54    fBigBoxY = 0. ;
  55    fBigBoxZ = 0. ;
  56    fFastRecParticles = 0 ;
  57    fNRecParticles = 0 ;
  58    fRan = 0 ;
  59    fResPara1 = 0. ;
  60    fResPara2 = 0. ;
  61    fResPara3 = 0. ;
  62    fPosParaA0 = 0. ;
  63    fPosParaA1 = 0. ;
  64    fPosParaB0 = 0. ;
  65    fPosParaB1 = 0. ;
  66    fPosParaB2 = 0. ;
  67
  68 }
  69
  70 //____________________________________________________________________________
  71 AliPHOSv4::AliPHOSv4(const char *name, const char *title):
  72   AliPHOS(name,title)
  73 {
  74   // ctor
  75
  76
  77   // create the geometry parameters object
  78   // and post it to a folder (Post retrieves the correct geometry)
  79   AliPHOSLoader::GetInstance(gDirectory->GetName(), name)->PostGeometry() ;  //skowron
  80
  81     SetBigBox(0, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(0) ) ;
  82     SetBigBox(1, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(1) + GetGeometry()->GetCPVBoxSize(1) ) ;
  83     SetBigBox(2, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(0) );
  84
  85     fNRecParticles = 0 ;
  86     fFastRecParticles = new AliPHOSFastRecParticle::FastRecParticlesList("AliPHOSFastRecParticle", 100) ;
  87
  88     fResPara1 = 0.030 ;    // GeV
  89     fResPara2 = 0.00003 ;
  90     fResPara3 = 0.00001 ;
  91
  92     fPosParaA0 = 2.87 ;    // mm
  93     fPosParaA1 = -0.0975 ;
  94     fPosParaB0 = 0.257 ;
  95     fPosParaB1 = 0.137 ;
  96     fPosParaB2 = 0.00619 ;
  97 }
  98
  99 //____________________________________________________________________________
 100 AliPHOSv4::~AliPHOSv4()
 101 {
 102   // dtor
 103
 104   fFastRecParticles->Delete() ;
 105   delete fFastRecParticles ;
 106   fFastRecParticles = 0 ;
 107
 108 }
 109
 110 //____________________________________________________________________________
 111 void AliPHOSv4::AddRecParticle(const AliPHOSFastRecParticle & rp)
 112 {
 113   // Add a virtually reconstructed particle to the list
 114
 115   new( (*fFastRecParticles)[fNRecParticles] ) AliPHOSFastRecParticle(rp) ;
 116   fNRecParticles++ ;
 117 }
 118
 119 //____________________________________________________________________________
 120 void AliPHOSv4::BuildGeometry()
 121 {
 122   // Build the PHOS geometry for the ROOT display
 123    //BEGIN_HTML
 124   /*
 125     <H2>
 126      PHOS FAST in ALICE displayed by root
 127     </H2>
 128     <H4> All Views </H4>
 129     <P>
 130     <CENTER>
 131     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast All Views" SRC="../images/AliPHOSv4AllViews.gif">
 132     </CENTER></P>
 133     <H4> Front View </H4>
 134     <P>
 135     <CENTER>
 136     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast Front View" SRC="../images/AliPHOSv4FrontView.gif">
 137     </CENTER></P>
 138   */
 139   //END_HTML
 140
 141   const Int_t kColorPHOS = kRed ;
 142
 143   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 144
 145   new TBRIK( "BigBox", "PHOS box", "void", GetBigBox(0)/2,
 146              GetBigBox(1)/2,
 147              GetBigBox(2)/2 );
 148
 149   // position PHOS into ALICE
 150
 151   Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 152   Int_t number = 988 ;
 153   Float_t pphi =  TMath::ATan( GetBigBox(0)  / ( 2.0 * GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() ) ) ;
 154   pphi *= kRADDEG ;
 155   TNode * top = gAlice->GetGeometry()->GetNode("alice") ;
 156
 157   char * nodename = new char[20] ;
 158   char * rotname  = new char[20] ;
 159
 160   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 161    Float_t angle = pphi * 2 * ( i - GetGeometry()->GetNModules() / 2.0 - 0.5 ) ;
 162    sprintf(rotname, "%s%d", "rot", number++) ;
 163    new TRotMatrix(rotname, rotname, 90, angle, 90, 90 + angle, 0, 0);
 164    top->cd();
 165    sprintf(nodename,"%s%d", "Module", i) ;
 166    Float_t x =  r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 167    Float_t y = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 168    TNode * bigboxnode = new TNode(nodename, nodename, "BigBox", x, y, 0, rotname ) ;
 169    bigboxnode->SetLineColor(kColorPHOS) ;
 170    fNodes->Add(bigboxnode) ;
 171   }
 172   delete[] nodename ;
 173   delete[] rotname ;
 174 }
 175
 176 //____________________________________________________________________________
 177 void AliPHOSv4::CreateGeometry()
 178 {
 179   // Create the geometry for GEANT
 180
 181   AliPHOSv4 *phostmp = dynamic_cast<AliPHOSv4*>(gAlice->GetModule("PHOS")) ;
 182
 183   if ( phostmp == NULL ) {
 184
 185     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
 186     return ;
 187
 188   }
 189
 190   // Get pointer to the array containing media indeces
 191   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
 192
 193   Float_t bigbox[3] ;
 194   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
 195   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
 196   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
 197
 198   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
 199
 200   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
 201
 202   Int_t idrotm[99] ;
 203   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 204
 205   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 206
 207     Float_t angle = GetGeometry()->GetPHOSAngle(i) ;
 208     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
 209
 210     Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 211
 212     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 213     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 214     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
 215
 216   } // for GetNModules
 217
 218 }
 219
 220
 221 //____________________________________________________________________________
 222 void AliPHOSv4::Init(void)
 223 {
 224   // Prints out an information message
 225
 226   Int_t i;
 227
 228   printf("\n");
 229   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 230   printf(" FAST PHOS_INIT ");
 231   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 232   printf("\n");
 233
 234   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
 235
 236   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
 237   printf("\n");
 238
 239 }
 240
 241 //___________________________________________________________________________
 242 Float_t AliPHOSv4::GetBigBox(Int_t index) const
 243 {
 244   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
 245
 246   Float_t rv = 0 ;
 247
 248   switch (index) {
 249   case 0:
 250     rv = fBigBoxX ;
 251     break ;
 252   case 1:
 253      rv = fBigBoxY ;
 254     break ;
 255   case 2:
 256      rv = fBigBoxZ ;
 257     break ;
 258  }
 259   return rv ;
 260 }
 261
 262 //___________________________________________________________________________
 263 void AliPHOSv4::MakeBranch(Option_t* opt, const char *file)
 264 {
 265   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
 266
 267   AliDetector::MakeBranch(opt,file) ;
 268
 269   char branchname[10];
 270   sprintf(branchname,"%s",GetName());
 271   const char *cd = strstr(opt,"R");
 272
 273   if (fFastRecParticles && gAlice->TreeR() && cd) {
 274     MakeBranchInTree(gAlice->TreeR(),
 275                      branchname, &fFastRecParticles, fBufferSize, file);
 276   }
 277 }
 278
 279 //____________________________________________________________________________
 280 Double_t AliPHOSv4::MakeEnergy(const Double_t energy)
 281 {
 282   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
 283   // A gaussian distribution is assumed
 284
 285   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ;
 286   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;
 287 }
 288
 289 //____________________________________________________________________________
 290 TVector3 AliPHOSv4::MakePosition(const Double_t energy, const TVector3 pos, const Double_t theta, const Double_t phi)
 291 {
 292   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
 293   // A gaussian position distribution is assumed
 294
 295   TVector3 newpos ;
 296   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
 297   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
 298   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
 299   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
 300   Double_t y = pos.Y() ;
 301
 302   newpos.SetX(x) ;
 303   newpos.SetY(y) ;
 304   newpos.SetZ(z) ;
 305
 306   return newpos ;
 307 }
 308
 309 //____________________________________________________________________________
 310 void AliPHOSv4::MakeRecParticle(const Int_t modid, const TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
 311 {
 312   // Modify the primary particle properties according
 313   //  1. the response function of PHOS
 314   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
 315
 316   Int_t type = MakeType( rp ) ;
 317   rp.SetType(type) ;
 318
 319
 320   // get the detected energy
 321
 322   TLorentzVector momentum ;
 323   rp.Momentum(momentum) ;
 324   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ;
 325   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
 326   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)
 327                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
 328
 329   // get the angle of incidence
 330
 331   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ;
 332   Double_t incidencephi   = ( 270 + GetGeometry()->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;
 333
 334   // get the detected direction
 335
 336   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ;
 337   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ;
 338
 339   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
 340
 341   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ;
 342
 343  }
 344
 345 //____________________________________________________________________________
 346 Int_t AliPHOSv4::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
 347 {
 348   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
 349
 350   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
 351   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
 352   Int_t test ;
 353   Float_t ran ;
 354   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) )
 355     test = - 1 ;
 356   else
 357     test = rp.GetPdgCode() ;
 358
 359   switch (test) {
 360
 361   case 22:    // it's a photon
 362     ran = fRan.Rndm() ;
 363     if ( ran <= 0.5 )  // 50 %
 364       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kGAMMA ;
 365     else {
 366       ran = fRan.Rndm() ;
 367       if( ran <= 0.9498 )
 368         rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ;
 369       else
 370         rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ;
 371     }
 372     break ;
 373
 374   case 2112:  // it's a neutron
 375     ran = fRan.Rndm() ;
 376     if ( ran <= 0.9998 )
 377       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ;
 378     else
 379       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ;
 380     break ;
 381
 382   case -2112: // it's a anti-neutron
 383     ran = fRan.Rndm() ;
 384     if ( ran <= 0.9984 )
 385       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ;
 386     else
 387       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ;
 388     break ;
 389
 390   case 11:    // it's a electron
 391     ran = fRan.Rndm() ;
 392     if ( ran <= 0.9996 )
 393       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kELECTRON ;
 394     else
 395       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ;
 396     break;
 397
 398   case -11:   // it's a positon
 399     ran = fRan.Rndm() ;
 400     if ( ran <= 0.9996 )
 401       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kELECTRON ;
 402     else
 403       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ;
 404     break;
 405
 406   case -1:    // it's a charged
 407     ran = fRan.Rndm() ;
 408     if ( ran <= 0.9996 )
 409       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ;
 410     else
 411       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kGAMMA ;
 412
 413     break ;
 414   }
 415
 416
 417   return rv ;
 418 }
 419
 420 //___________________________________________________________________________
 421 void AliPHOSv4::ResetPoints()
 422 {
 423   // This overloads the method in AliDetector
 424
 425   ResetFastRecParticles() ;
 426 }
 427
 428 //___________________________________________________________________________
 429 void AliPHOSv4::ResetFastRecParticles()
 430 {
 431   // Resets the list of virtual reconstructed particles
 432
 433   if (fFastRecParticles)
 434     fFastRecParticles->Clear() ;
 435   fNRecParticles = 0 ;
 436 }
 437
 438 //___________________________________________________________________________
 439 void AliPHOSv4::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
 440 {
 441   // Set the size of the Box describing a PHOS module
 442
 443   switch (index) {
 444   case 0:
 445     fBigBoxX = value ;
 446     break ;
 447   case 1:
 448     fBigBoxY = value ;
 449     break ;
 450   case 2:
 451     fBigBoxZ = value ;
 452     break ;
 453  }
 454
 455 }
 456
 457 //____________________________________________________________________________
 458 Double_t AliPHOSv4::SigmaE(Double_t energy)
 459 {
 460   // Calculates the energy dependent energy resolution
 461
 462   Double_t rv = -1 ;
 463
 464   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2)
 465                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2)
 466                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;
 467
 468   return rv * energy ;
 469 }
 470
 471 //____________________________________________________________________________
 472 Double_t AliPHOSv4::SigmaP(Double_t energy, Double_t incidence)
 473 {
 474   // Calculates the energy dependent position resolution
 475
 476   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ;
 477   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ;
 478
 479   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm
 480 }
 481
 482 //____________________________________________________________________________
 483 void AliPHOSv4::StepManager(void)
 484 {
 485   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking
 486
 487   Int_t primary =  gAlice->GetPrimary( gAlice->CurrentTrack() );
 488
 489   TLorentzVector lv ;
 490   gMC->TrackPosition(lv) ;
 491   TVector3 pos = lv.Vect() ;
 492   Int_t modid  ;
 493   gMC->CurrentVolID(modid);
 494
 495   Float_t energy = gMC->Etot() ; //Total energy of current track
 496
 497   //Calculating mass of current particle
 498   TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance() ;
 499   TParticlePDG * partPDG = pdg->GetParticle(gMC->TrackPid()) ;
 500   Float_t mass = partPDG->Mass() ;
 501
 502   if(energy > mass){
 503     pos.SetMag(TMath::Sqrt(energy*energy-mass*mass)) ;
 504     TLorentzVector pTrack(pos, energy) ;
 505
 506     TParticle * part = new TParticle(gMC->TrackPid(), 0,-1,-1,-1,-1, pTrack, lv)  ;
 507
 508     AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
 509     rp.SetPrimary(primary) ;
 510
 511     // Adds the response of PHOS to the particle
 512     MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
 513
 514     // add the `track' particle to the FastRecParticles list
 515
 516     AddRecParticle(rp) ;
 517
 518     part->Delete() ;
 519   }
 520   // stop the track as soon PHOS is reached
 521
 522   gMC->StopTrack() ;
 523
 524 }
 525