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 #include <stdio.h>
  39
  40 // --- AliRoot header files ---
  41 #include "AliPHOSFastRecParticle.h"
  42 #include "AliPHOSGeometry.h"
  43 #include "AliPHOSv4.h"
  44 #include "AliPHOSGetter.h"
  45 #include "AliRun.h"
  46 #include "AliConst.h"
  47 #include "AliMC.h"
  48
  49 ClassImp(AliPHOSv4)
  50
  51 //____________________________________________________________________________
  52 AliPHOSv4::AliPHOSv4() : AliPHOS()
  53 {
  54   // default ctor : initialize data member
  55    fBigBoxX = 0. ;
  56    fBigBoxY = 0. ;
  57    fBigBoxZ = 0. ;
  58    fFastRecParticles = 0 ;
  59    fNRecParticles = 0 ;
  60    fRan = 0 ;
  61    fResPara1 = 0. ;
  62    fResPara2 = 0. ;
  63    fResPara3 = 0. ;
  64    fPosParaA0 = 0. ;
  65    fPosParaA1 = 0. ;
  66    fPosParaB0 = 0. ;
  67    fPosParaB1 = 0. ;
  68    fPosParaB2 = 0. ;
  69
  70 }
  71
  72 //____________________________________________________________________________
  73 AliPHOSv4::AliPHOSv4(const char *name, const char *title):
  74   AliPHOS(name,title)
  75 {
  76   // ctor
  77
  78
  79   // create the geometry parameters object
  80   // and post it to a folder (Post retrieves the correct geometry)
  81   AliPHOSGetter::GetInstance(gDirectory->GetName(), 0)->PostGeometry() ;
  82
  83     SetBigBox(0, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(0) ) ;
  84     SetBigBox(1, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(1) + GetGeometry()->GetCPVBoxSize(1) ) ;
  85     SetBigBox(2, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(0) );
  86
  87     fNRecParticles = 0 ;
  88     fFastRecParticles = new AliPHOSFastRecParticle::FastRecParticlesList("AliPHOSFastRecParticle", 100) ;
  89
  90     fResPara1 = 0.030 ;    // GeV
  91     fResPara2 = 0.00003 ;
  92     fResPara3 = 0.00001 ;
  93
  94     fPosParaA0 = 2.87 ;    // mm
  95     fPosParaA1 = -0.0975 ;
  96     fPosParaB0 = 0.257 ;
  97     fPosParaB1 = 0.137 ;
  98     fPosParaB2 = 0.00619 ;
  99 }
 100
 101 //____________________________________________________________________________
 102 AliPHOSv4::~AliPHOSv4()
 103 {
 104   // dtor
 105
 106   fFastRecParticles->Delete() ;
 107   delete fFastRecParticles ;
 108   fFastRecParticles = 0 ;
 109
 110 }
 111
 112 //____________________________________________________________________________
 113 void AliPHOSv4::AddRecParticle(const AliPHOSFastRecParticle & rp)
 114 {
 115   // Add a virtually reconstructed particle to the list
 116
 117   new( (*fFastRecParticles)[fNRecParticles] ) AliPHOSFastRecParticle(rp) ;
 118   fNRecParticles++ ;
 119 }
 120
 121 //____________________________________________________________________________
 122 void AliPHOSv4::BuildGeometry()
 123 {
 124   // Build the PHOS geometry for the ROOT display
 125    //BEGIN_HTML
 126   /*
 127     <H2>
 128      PHOS FAST in ALICE displayed by root
 129     </H2>
 130     <H4> All Views </H4>
 131     <P>
 132     <CENTER>
 133     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast All Views" SRC="../images/AliPHOSv4AllViews.gif">
 134     </CENTER></P>
 135     <H4> Front View </H4>
 136     <P>
 137     <CENTER>
 138     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast Front View" SRC="../images/AliPHOSv4FrontView.gif">
 139     </CENTER></P>
 140   */
 141   //END_HTML
 142
 143   const Int_t kColorPHOS = kRed ;
 144
 145   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 146
 147   new TBRIK( "BigBox", "PHOS box", "void", GetBigBox(0)/2,
 148              GetBigBox(1)/2,
 149              GetBigBox(2)/2 );
 150
 151   // position PHOS into ALICE
 152
 153   Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 154   Int_t number = 988 ;
 155   Float_t pphi =  TMath::ATan( GetBigBox(0)  / ( 2.0 * GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() ) ) ;
 156   pphi *= kRADDEG ;
 157   TNode * top = gAlice->GetGeometry()->GetNode("alice") ;
 158
 159   char * nodename = new char[20] ;
 160   char * rotname  = new char[20] ;
 161
 162   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 163    Float_t angle = pphi * 2 * ( i - GetGeometry()->GetNModules() / 2.0 - 0.5 ) ;
 164    sprintf(rotname, "%s%d", "rot", number++) ;
 165    new TRotMatrix(rotname, rotname, 90, angle, 90, 90 + angle, 0, 0);
 166    top->cd();
 167    sprintf(nodename,"%s%d", "Module", i) ;
 168    Float_t x =  r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 169    Float_t y = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 170    TNode * bigboxnode = new TNode(nodename, nodename, "BigBox", x, y, 0, rotname ) ;
 171    bigboxnode->SetLineColor(kColorPHOS) ;
 172    fNodes->Add(bigboxnode) ;
 173   }
 174   delete[] nodename ;
 175   delete[] rotname ;
 176 }
 177
 178 //____________________________________________________________________________
 179 void AliPHOSv4::CreateGeometry()
 180 {
 181   // Create the geometry for GEANT
 182
 183   AliPHOSv4 *phostmp = (AliPHOSv4*)gAlice->GetModule("PHOS") ;
 184
 185   if ( phostmp == NULL ) {
 186
 187     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
 188     return ;
 189
 190   }
 191
 192   // Get pointer to the array containing media indeces
 193   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
 194
 195   Float_t bigbox[3] ;
 196   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
 197   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
 198   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
 199
 200   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
 201
 202   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
 203
 204   Int_t idrotm[99] ;
 205   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 206
 207   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 208
 209     Float_t angle = GetGeometry()->GetPHOSAngle(i) ;
 210     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
 211
 212     Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 213
 214     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 215     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 216     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
 217
 218   } // for GetNModules
 219
 220 }
 221
 222
 223 //____________________________________________________________________________
 224 void AliPHOSv4::Init(void)
 225 {
 226   // Prints out an information message
 227
 228   Int_t i;
 229
 230   printf("\n");
 231   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 232   printf(" FAST PHOS_INIT ");
 233   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 234   printf("\n");
 235
 236   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
 237
 238   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
 239   printf("\n");
 240
 241 }
 242
 243 //___________________________________________________________________________
 244 Float_t AliPHOSv4::GetBigBox(Int_t index) const
 245 {
 246   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
 247
 248   Float_t rv = 0 ;
 249
 250   switch (index) {
 251   case 0:
 252     rv = fBigBoxX ;
 253     break ;
 254   case 1:
 255      rv = fBigBoxY ;
 256     break ;
 257   case 2:
 258      rv = fBigBoxZ ;
 259     break ;
 260  }
 261   return rv ;
 262 }
 263
 264 //___________________________________________________________________________
 265 void AliPHOSv4::MakeBranch(Option_t* opt, const char *file)
 266 {
 267   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
 268
 269   AliDetector::MakeBranch(opt,file) ;
 270
 271   char branchname[10];
 272   sprintf(branchname,"%s",GetName());
 273   const char *cd = strstr(opt,"R");
 274
 275   if (fFastRecParticles && gAlice->TreeR() && cd) {
 276     MakeBranchInTree(gAlice->TreeR(),
 277                      branchname, &fFastRecParticles, fBufferSize, file);
 278   }
 279 }
 280
 281 //____________________________________________________________________________
 282 Double_t AliPHOSv4::MakeEnergy(const Double_t energy)
 283 {
 284   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
 285   // A gaussian distribution is assumed
 286
 287   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ;
 288   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;
 289 }
 290
 291 //____________________________________________________________________________
 292 TVector3 AliPHOSv4::MakePosition(const Double_t energy, const TVector3 pos, const Double_t theta, const Double_t phi)
 293 {
 294   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
 295   // A gaussian position distribution is assumed
 296
 297   TVector3 newpos ;
 298   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
 299   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
 300   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
 301   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
 302   Double_t y = pos.Y() ;
 303
 304   newpos.SetX(x) ;
 305   newpos.SetY(y) ;
 306   newpos.SetZ(z) ;
 307
 308   return newpos ;
 309 }
 310
 311 //____________________________________________________________________________
 312 void AliPHOSv4::MakeRecParticle(const Int_t modid, const TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
 313 {
 314   // Modify the primary particle properties according
 315   //  1. the response function of PHOS
 316   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
 317
 318   Int_t type = MakeType( rp ) ;
 319   rp.SetType(type) ;
 320
 321
 322   // get the detected energy
 323
 324   TLorentzVector momentum ;
 325   rp.Momentum(momentum) ;
 326   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ;
 327   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
 328   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)
 329                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
 330
 331   // get the angle of incidence
 332
 333   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ;
 334   Double_t incidencephi   = ( 270 + GetGeometry()->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;
 335
 336   // get the detected direction
 337
 338   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ;
 339   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ;
 340
 341   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
 342
 343   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ;
 344
 345  }
 346
 347 //____________________________________________________________________________
 348 Int_t AliPHOSv4::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
 349 {
 350   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
 351
 352   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
 353   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
 354   Int_t test ;
 355   Float_t ran ;
 356   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) )
 357     test = - 1 ;
 358   else
 359     test = rp.GetPdgCode() ;
 360
 361   switch (test) {
 362
 363   case 22:    // it's a photon
 364     ran = fRan.Rndm() ;
 365     if ( ran <= 0.5 )  // 50 %
 366       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kGAMMA ;
 367     else {
 368       ran = fRan.Rndm() ;
 369       if( ran <= 0.9498 )
 370         rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ;
 371       else
 372         rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ;
 373     }
 374     break ;
 375
 376   case 2112:  // it's a neutron
 377     ran = fRan.Rndm() ;
 378     if ( ran <= 0.9998 )
 379       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ;
 380     else
 381       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ;
 382     break ;
 383
 384   case -2112: // it's a anti-neutron
 385     ran = fRan.Rndm() ;
 386     if ( ran <= 0.9984 )
 387       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ;
 388     else
 389       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ;
 390     break ;
 391
 392   case 11:    // it's a electron
 393     ran = fRan.Rndm() ;
 394     if ( ran <= 0.9996 )
 395       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kELECTRON ;
 396     else
 397       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ;
 398     break;
 399
 400   case -11:   // it's a positon
 401     ran = fRan.Rndm() ;
 402     if ( ran <= 0.9996 )
 403       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kELECTRON ;
 404     else
 405       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ;
 406     break;
 407
 408   case -1:    // it's a charged
 409     ran = fRan.Rndm() ;
 410     if ( ran <= 0.9996 )
 411       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ;
 412     else
 413       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kGAMMA ;
 414
 415     break ;
 416   }
 417
 418
 419   return rv ;
 420 }
 421
 422 //___________________________________________________________________________
 423 void AliPHOSv4::ResetPoints()
 424 {
 425   // This overloads the method in AliDetector
 426
 427   ResetFastRecParticles() ;
 428 }
 429
 430 //___________________________________________________________________________
 431 void AliPHOSv4::ResetFastRecParticles()
 432 {
 433   // Resets the list of virtual reconstructed particles
 434
 435   if (fFastRecParticles)
 436     fFastRecParticles->Clear() ;
 437   fNRecParticles = 0 ;
 438 }
 439
 440 //___________________________________________________________________________
 441 void AliPHOSv4::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
 442 {
 443   // Set the size of the Box describing a PHOS module
 444
 445   switch (index) {
 446   case 0:
 447     fBigBoxX = value ;
 448     break ;
 449   case 1:
 450     fBigBoxY = value ;
 451     break ;
 452   case 2:
 453     fBigBoxZ = value ;
 454     break ;
 455  }
 456
 457 }
 458
 459 //____________________________________________________________________________
 460 Double_t AliPHOSv4::SigmaE(Double_t energy)
 461 {
 462   // Calculates the energy dependent energy resolution
 463
 464   Double_t rv = -1 ;
 465
 466   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2)
 467                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2)
 468                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;
 469
 470   return rv * energy ;
 471 }
 472
 473 //____________________________________________________________________________
 474 Double_t AliPHOSv4::SigmaP(Double_t energy, Double_t incidence)
 475 {
 476   // Calculates the energy dependent position resolution
 477
 478   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ;
 479   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ;
 480
 481   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm
 482 }
 483
 484 //____________________________________________________________________________
 485 void AliPHOSv4::StepManager(void)
 486 {
 487   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking
 488
 489   Int_t primary =  gAlice->GetPrimary( gAlice->CurrentTrack() );
 490
 491   TLorentzVector lv ;
 492   gMC->TrackPosition(lv) ;
 493   TVector3 pos = lv.Vect() ;
 494   Int_t modid  ;
 495   gMC->CurrentVolID(modid);
 496
 497   Float_t energy = gMC->Etot() ; //Total energy of current track
 498
 499   //Calculating mass of current particle
 500   TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance() ;
 501   TParticlePDG * partPDG = pdg->GetParticle(gMC->TrackPid()) ;
 502   Float_t mass = partPDG->Mass() ;
 503
 504   if(energy > mass){
 505     pos.SetMag(TMath::Sqrt(energy*energy-mass*mass)) ;
 506     TLorentzVector pTrack(pos, energy) ;
 507
 508     TParticle * part = new TParticle(gMC->TrackPid(), 0,-1,-1,-1,-1, pTrack, lv)  ;
 509
 510     AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
 511     rp.SetPrimary(primary) ;
 512
 513     // Adds the response of PHOS to the particle
 514     MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
 515
 516     // add the `track' particle to the FastRecParticles list
 517
 518     AddRecParticle(rp) ;
 519
 520     part->Delete() ;
 521   }
 522   // stop the track as soon PHOS is reached
 523
 524   gMC->StopTrack() ;
 525
 526 }
 527