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 #include "TTree.h"
  33 #include "TGeometry.h"
  34
  35 // --- Standard library ---
  36
  37 #include <stdio.h>
  38
  39 // --- AliRoot header files ---
  40
  41 #include "AliPHOSv4.h"
  42 #include "AliRun.h"
  43 #include "AliConst.h"
  44 #include "AliMC.h"
  45
  46 ClassImp(AliPHOSv4)
  47
  48 //____________________________________________________________________________
  49 AliPHOSv4::AliPHOSv4(const char *name, const char *title):
  50   AliPHOS(name,title)
  51 {
  52   // ctor
  53
  54   // gets an instance of the geometry parameters class
  55   if (strcmp(GetTitle(),"") != 0 )
  56     fGeom =  AliPHOSGeometry::GetInstance(GetTitle(), "") ;
  57
  58
  59     SetBigBox(0, fGeom->GetOuterBoxSize(0) ) ;
  60     SetBigBox(1, fGeom->GetOuterBoxSize(1) + fGeom->GetCPVBoxSize(1) ) ;
  61     SetBigBox(2, fGeom->GetOuterBoxSize(0) );
  62
  63     fNRecParticles = 0 ;
  64     fFastRecParticles = new AliPHOSFastRecParticle::FastRecParticlesList("AliPHOSFastRecParticle", 100) ;
  65
  66     fResPara1 = 0.030 ;    // GeV
  67     fResPara2 = 0.00003 ;
  68     fResPara3 = 0.00001 ;
  69
  70     fPosParaA0 = 2.87 ;    // mm
  71     fPosParaA1 = -0.0975 ;
  72     fPosParaB0 = 0.257 ;
  73     fPosParaB1 = 0.137 ;
  74     fPosParaB2 = 0.00619 ;
  75 }
  76
  77 //____________________________________________________________________________
  78 AliPHOSv4::~AliPHOSv4()
  79 {
  80   // dtor
  81
  82   fFastRecParticles->Delete() ;
  83   delete fFastRecParticles ;
  84   fFastRecParticles = 0 ;
  85
  86 }
  87
  88 //____________________________________________________________________________
  89 void AliPHOSv4::AddRecParticle(const AliPHOSFastRecParticle & rp)
  90 {
  91   // Add a virtually reconstructed particle to the list
  92
  93   new( (*fFastRecParticles)[fNRecParticles] ) AliPHOSFastRecParticle(rp) ;
  94   fNRecParticles++ ;
  95 }
  96
  97 //____________________________________________________________________________
  98 void AliPHOSv4::BuildGeometry()
  99 {
 100   // Build the PHOS geometry for the ROOT display
 101    //BEGIN_HTML
 102   /*
 103     <H2>
 104      PHOS FAST in ALICE displayed by root
 105     </H2>
 106     <H4> All Views </H4>
 107     <P>
 108     <CENTER>
 109     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast All Views" SRC="../images/AliPHOSv4AllViews.gif">
 110     </CENTER></P>
 111     <H4> Front View </H4>
 112     <P>
 113     <CENTER>
 114     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast Front View" SRC="../images/AliPHOSv4FrontView.gif">
 115     </CENTER></P>
 116   */
 117   //END_HTML
 118
 119   const Int_t kColorPHOS = kRed ;
 120
 121   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 122
 123   new TBRIK( "BigBox", "PHOS box", "void", GetBigBox(0)/2,
 124              GetBigBox(1)/2,
 125              GetBigBox(2)/2 );
 126
 127   // position PHOS into ALICE
 128
 129   Float_t r = fGeom->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 130   Int_t number = 988 ;
 131   Float_t pphi =  TMath::ATan( GetBigBox(0)  / ( 2.0 * fGeom->GetIPtoCrystalSurface() ) ) ;
 132   pphi *= kRADDEG ;
 133   TNode * top = gAlice->GetGeometry()->GetNode("alice") ;
 134
 135   char * nodename = new char[20] ;
 136   char * rotname  = new char[20] ;
 137
 138   for( Int_t i = 1; i <= fGeom->GetNModules(); i++ ) {
 139    Float_t angle = pphi * 2 * ( i - fGeom->GetNModules() / 2.0 - 0.5 ) ;
 140    sprintf(rotname, "%s%d", "rot", number++) ;
 141    new TRotMatrix(rotname, rotname, 90, angle, 90, 90 + angle, 0, 0);
 142    top->cd();
 143    sprintf(nodename,"%s%d", "Module", i) ;
 144    Float_t x =  r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 145    Float_t y = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 146    TNode * bigboxnode = new TNode(nodename, nodename, "BigBox", x, y, 0, rotname ) ;
 147    bigboxnode->SetLineColor(kColorPHOS) ;
 148    fNodes->Add(bigboxnode) ;
 149   }
 150   delete[] nodename ;
 151   delete[] rotname ;
 152 }
 153
 154 //____________________________________________________________________________
 155 void AliPHOSv4::CreateGeometry()
 156 {
 157   // Create the geometry for GEANT
 158
 159   AliPHOSv4 *phostmp = (AliPHOSv4*)gAlice->GetModule("PHOS") ;
 160
 161   if ( phostmp == NULL ) {
 162
 163     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
 164     return ;
 165
 166   }
 167
 168   // Get pointer to the array containing media indeces
 169   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
 170
 171   Float_t bigbox[3] ;
 172   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
 173   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
 174   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
 175
 176   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
 177
 178   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
 179
 180   Int_t idrotm[99] ;
 181   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 182
 183   for( Int_t i = 1; i <= fGeom->GetNModules(); i++ ) {
 184
 185     Float_t angle = fGeom->GetPHOSAngle(i) ;
 186     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
 187
 188     Float_t r = fGeom->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 189
 190     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 191     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 192     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
 193
 194   } // for GetNModules
 195
 196 }
 197
 198
 199 //____________________________________________________________________________
 200 void AliPHOSv4::Init(void)
 201 {
 202   // Prints out an information message
 203
 204   Int_t i;
 205
 206   printf("\n");
 207   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 208   printf(" FAST PHOS_INIT ");
 209   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 210   printf("\n");
 211
 212   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
 213
 214   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
 215   printf("\n");
 216
 217 }
 218
 219 //___________________________________________________________________________
 220 Float_t AliPHOSv4::GetBigBox(Int_t index)
 221 {
 222   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
 223
 224   Float_t rv = 0 ;
 225
 226   switch (index) {
 227   case 0:
 228     rv = fBigBoxX ;
 229     break ;
 230   case 1:
 231      rv = fBigBoxY ;
 232     break ;
 233   case 2:
 234      rv = fBigBoxZ ;
 235     break ;
 236  }
 237   return rv ;
 238 }
 239
 240 //___________________________________________________________________________
 241 void AliPHOSv4::MakeBranch(Option_t* opt)
 242 {
 243   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
 244
 245   AliDetector::MakeBranch(opt) ;
 246
 247   char branchname[10];
 248   sprintf(branchname,"%s",GetName());
 249   char *cd = strstr(opt,"R");
 250
 251   if (fFastRecParticles && gAlice->TreeR() && cd) {
 252     gAlice->TreeR()->Branch(branchname, &fFastRecParticles, fBufferSize);
 253   }
 254 }
 255
 256 //____________________________________________________________________________
 257 Double_t AliPHOSv4::MakeEnergy(const Double_t energy)
 258 {
 259   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
 260   // A gaussian distribution is assumed
 261
 262   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ;
 263   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;
 264 }
 265
 266 //____________________________________________________________________________
 267 TVector3 AliPHOSv4::MakePosition(const Double_t energy, const TVector3 pos, const Double_t theta, const Double_t phi)
 268 {
 269   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
 270   // A gaussian position distribution is assumed
 271
 272   TVector3 newpos ;
 273   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
 274   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
 275   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
 276   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
 277   Double_t y = pos.Y() ;
 278
 279   newpos.SetX(x) ;
 280   newpos.SetY(y) ;
 281   newpos.SetZ(z) ;
 282
 283   return newpos ;
 284 }
 285
 286 //____________________________________________________________________________
 287 void AliPHOSv4::MakeRecParticle(const Int_t modid, const TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
 288 {
 289   // Modify the primary particle properties according
 290   //  1. the response function of PHOS
 291   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
 292
 293   Int_t type = MakeType( rp ) ;
 294   rp.SetType(type) ;
 295
 296
 297   // get the detected energy
 298
 299   TLorentzVector momentum ;
 300   rp.Momentum(momentum) ;
 301   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ;
 302   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
 303   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)
 304                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
 305
 306   // get the angle of incidence
 307
 308   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ;
 309   Double_t incidencephi   = ( 270 + fGeom->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;
 310
 311   // get the detected direction
 312
 313   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ;
 314   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ;
 315
 316   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
 317
 318   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ;
 319
 320  }
 321
 322 //____________________________________________________________________________
 323 Int_t AliPHOSv4::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
 324 {
 325   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
 326
 327   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
 328   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
 329   Int_t test ;
 330   Float_t ran ;
 331   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) )
 332     test = - 1 ;
 333   else
 334     test = rp.GetPdgCode() ;
 335
 336   switch (test) {
 337
 338   case 22:    // it's a photon
 339     ran = fRan.Rndm() ;
 340     if ( ran <= 0.5 )  // 50 %
 341       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kGAMMA ;
 342     else {
 343       ran = fRan.Rndm() ;
 344       if( ran <= 0.9498 )
 345         rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ;
 346       else
 347         rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ;
 348     }
 349     break ;
 350
 351   case 2112:  // it's a neutron
 352     ran = fRan.Rndm() ;
 353     if ( ran <= 0.9998 )
 354       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ;
 355     else
 356       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ;
 357     break ;
 358
 359   case -2112: // it's a anti-neutron
 360     ran = fRan.Rndm() ;
 361     if ( ran <= 0.9984 )
 362       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ;
 363     else
 364       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ;
 365     break ;
 366
 367   case 11:    // it's a electron
 368     ran = fRan.Rndm() ;
 369     if ( ran <= 0.9996 )
 370       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kELECTRON ;
 371     else
 372       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ;
 373     break;
 374
 375   case -11:   // it's a positon
 376     ran = fRan.Rndm() ;
 377     if ( ran <= 0.9996 )
 378       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kELECTRON ;
 379     else
 380       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ;
 381     break;
 382
 383   case -1:    // it's a charged
 384     ran = fRan.Rndm() ;
 385     if ( ran <= 0.9996 )
 386       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ;
 387     else
 388       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kGAMMA ;
 389
 390     break ;
 391   }
 392
 393
 394   return rv ;
 395 }
 396
 397 //___________________________________________________________________________
 398 void AliPHOSv4::ResetPoints()
 399 {
 400   // This overloads the method in AliDetector
 401
 402   ResetFastRecParticles() ;
 403 }
 404
 405 //___________________________________________________________________________
 406 void AliPHOSv4::ResetFastRecParticles()
 407 {
 408   // Resets the list of virtual reconstructed particles
 409
 410   if (fFastRecParticles)
 411     fFastRecParticles->Clear() ;
 412   fNRecParticles = 0 ;
 413 }
 414
 415 //___________________________________________________________________________
 416 void AliPHOSv4::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
 417 {
 418   // Set the size of the Box describing a PHOS module
 419
 420   switch (index) {
 421   case 0:
 422     fBigBoxX = value ;
 423     break ;
 424   case 1:
 425     fBigBoxY = value ;
 426     break ;
 427   case 2:
 428     fBigBoxZ = value ;
 429     break ;
 430  }
 431
 432 }
 433
 434 //____________________________________________________________________________
 435 Double_t AliPHOSv4::SigmaE(Double_t energy)
 436 {
 437   // Calculates the energy dependent energy resolution
 438
 439   Double_t rv = -1 ;
 440
 441   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2)
 442                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2)
 443                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;
 444
 445   return rv * energy ;
 446 }
 447
 448 //____________________________________________________________________________
 449 Double_t AliPHOSv4::SigmaP(Double_t energy, Int_t incidence)
 450 {
 451   // Calculates the energy dependent position resolution
 452
 453   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ;
 454   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ;
 455
 456   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm
 457 }
 458
 459 //____________________________________________________________________________
 460 void AliPHOSv4::StepManager(void)
 461 {
 462   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking
 463
 464   Int_t primary =  gAlice->GetPrimary( gAlice->CurrentTrack() );
 465
 466   TLorentzVector lv ;
 467   gMC->TrackPosition(lv) ;
 468   TVector3 pos = lv.Vect() ;
 469   Int_t modid  ;
 470   gMC->CurrentVolID(modid);
 471
 472   Float_t Energy = gMC->Etot() ; //Total energy of current track
 473
 474   //Calculating mass of current particle
 475   TDatabasePDG * PDG = TDatabasePDG::Instance() ;
 476   TParticlePDG * partPDG = PDG->GetParticle(gMC->TrackPid()) ;
 477   Float_t mass = partPDG->Mass() ;
 478
 479   if(Energy > mass){
 480     pos.SetMag(TMath::Sqrt(Energy*Energy-mass*mass)) ;
 481     TLorentzVector pTrack(pos,Energy) ;
 482
 483     TParticle * part = new TParticle(gMC->TrackPid(), 0,-1,-1,-1,-1, pTrack, lv)  ;
 484
 485     AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
 486     rp.SetPrimary(primary) ;
 487
 488     // Adds the response of PHOS to the particle
 489     MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
 490
 491     // add the `track' particle to the FastRecParticles list
 492
 493     AddRecParticle(rp) ;
 494
 495     part->Delete() ;
 496   }
 497   // stop the track as soon PHOS is reached
 498
 499   gMC->StopTrack() ;
 500
 501 }
 502