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