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