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