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