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