geometry with Cherenkov light yeild
[u/mrichter/AliRoot.git] / START / AliSTARTv2.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 /////////////////////////////////////////////////////////////////////
17 //                                                                 //
18 // START ( T-zero) detector  version 0                        //
19 //
20 //Begin Html       
21 /*
22 <img src="gif/AliSTARTv2Class.gif">
23 */
24 //End Html
25 //                                                                  //
26 //                                                                  //
27 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
28
29 #define RIGHT_ARRAY             1
30 #define LEFT_ARRAY              2
31
32 #include <TMath.h>
33 #include <TGeometry.h>
34 #include <TTUBE.h>
35 #include <TNode.h>
36 #include <TLorentzVector.h>
37
38 #include "AliSTARTv2.h"
39 #include "AliRun.h"
40 #include "AliMC.h"
41 #include "AliMagF.h"
42 #include "AliSTARThit.h"
43 //#include "AliSTARThitPhoton.h"
44
45 #include <iostream.h>
46 #include <fstream.h>
47
48 //#include "TGeant3.h"
49 #include <stdlib.h>
50
51 ClassImp(AliSTARTv2)
52
53
54 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
55 // Standart constructor for START Detector version 2
56 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
57 AliSTARTv2::AliSTARTv2(const char *name, const char *title):
58  AliSTART(name,title)
59 {
60   fIdSens1 = 0;
61 //  setBufferSize(128000);
62 }
63
64
65 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
66 // Create the geometry of START Detector version 2
67 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
68 void AliSTARTv2::CreateGeometry()
69 {
70   /*
71      <img src="gif/AliSTARTv2.gif">
72   */
73
74   Int_t         *idtmed;
75   Int_t         idrotm[999];
76   Int_t         i, j;
77   Float_t       x, y, z;
78   Float_t       zRight;
79   Float_t       zLeft;
80   Float_t       phi[3];
81   Float_t       theta;
82   Double_t      angel;
83   
84   Float_t       pstart[3]       = {4.5,  10.7,   5.3};
85   Float_t       pinstart[3]     = {0.,    1.31,  5.25};
86   Float_t       ppmt[3]         = {0.,    1.31,  3.5};
87   Float_t       ptop[3]         = {0.,    1.3,   1.5};
88 //  Float_t     preg[3]         = {0.,    1.3,   0.005};
89   Float_t       preg[3]         = {0.,    0.875, 0.005};
90   Float_t       pdes[3]         = {0.875, 1.3,   0.005};
91
92
93   zRight = 75.;
94   zLeft  = 350.;
95   theta  = (180 / TMath::Pi()) * TMath::ATan(6.5 / zRight);
96   angel  = 2 * TMath::Pi() / 12;
97   idtmed = fIdtmed->GetArray();
98     
99
100   AliMatrix (idrotm[901], 90., 0., 90., 90., 180., 0.);
101     
102   gMC->Gsvolu ("0RST", "TUBE", idtmed[3], pstart, 3);
103   gMC->Gsvolu ("0LST", "TUBE", idtmed[3], pstart, 3);
104   gMC->Gspos ("0RST", 1, "ALIC", 0., 0., zRight, 0, "ONLY");
105   gMC->Gspos ("0LST", 1, "ALIC", 0., 0., -zLeft, idrotm[901], "ONLY");
106
107 //  12 unit: PMT + divider
108   gMC->Gsvolu("0INS", "TUBE", idtmed[3], pinstart, 3);   
109   z = 0;
110   for (i = 0; i < 12; i++)
111   {
112      x = 6.5 * TMath::Sin(i * angel);
113      y = 6.5 * TMath::Cos(i * angel);
114         
115      phi[0] = -30 * i;
116      phi[1] = 90 - i * 30;
117      phi[2] = 90 - i * 30;
118      for (j = 0; j < 3; j++)
119         if (phi[j] < 0)  phi[j] += 360;
120         
121      AliMatrix (idrotm[902 + i], 90.,         phi[0],
122                                  90. + theta, phi[1],
123                                  theta,       phi[2]);  
124
125      gMC->Gspos ("0INS", i + 1, "0RST", x, y, z, idrotm[902 + i], "ONLY");
126      gMC->Gspos ("0INS", i + 13, "0LST", x, y, z, 0, "ONLY");
127   }
128
129   gMC->Gsvolu ("0PMT", "TUBE", idtmed[1], ppmt, 3);     
130   x = y = 0;      
131   z = -pinstart[2] + ppmt[2];
132   gMC->Gspos ("0PMT", 1, "0INS", x, y, z, 0, "ONLY");
133     
134 // PMT
135   // Entry window (glass)
136   gMC->Gsvolu ("0TOP", "TUBE", idtmed[6], ptop, 3);
137   z = -ppmt[2] + ptop[2];
138   gMC->Gspos ("0TOP", 1, "0PMT", 0, 0, z, 0, "ONLY");
139
140   gMC->Gsvolu ("0REG", "TUBE", idtmed[6], preg, 3);
141   z = -ppmt[2] + 2 * ptop[2] + preg[2];
142   gMC->Gspos ("0REG", 1, "0PMT", 0, 0, z, 0, "ONLY");
143
144   gMC->Gsvolu ("0DES", "TUBE", idtmed[6], pdes, 3);
145   z = -ppmt[2] + 2 * ptop[2] + preg[2];
146   gMC->Gspos ("0DES", 1, "0PMT", 0, 0, z, 0, "ONLY");
147 }   
148  
149
150 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
151 // Definition of avaible START materials
152 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
153 void AliSTARTv2::CreateMaterials()
154 {
155    Int_t isxfld   = gAlice->Field()->Integ();
156    Float_t sxmgmx = gAlice->Field()->Max();
157    
158    Float_t a, z, d, radl, absl, buf[1];
159    Int_t nbuf;
160
161 // Scintillator CH
162    Float_t      ascin[2] = {1.01, 12.01};
163    Float_t      zscin[2] = {1.,    6.};
164    Float_t      wscin[2] = {1.,    1.};
165    Float_t      denscin  = 1.03;
166    
167 // PMT glass SiO2
168    Float_t      aglass[2] = {28.0855, 15.9994};
169    Float_t      zglass[2] = {14.,      8.};
170    Float_t      wglass[2] = { 1.,      2.};
171    Float_t      dglass    = 2.65;
172    
173 // Ceramic   97.2% Al2O3 , 2.8% SiO2
174    Float_t      acer[2], zcer[2];
175    Float_t      wcer[2]    = { 0.972,     0.028};
176    Float_t      aal2o3[2]  = {26.981539, 15.9994 };
177    Float_t      zal2o3[2]  = {13.,        8.};
178    Float_t      wal2o3[2]  = { 2.,        3.};
179    Float_t      denscer    = 3.6;
180
181 // Brass 80% Cu, 20% Zn
182    Float_t abrass[2] = {63.546, 65.39};
183    Float_t zbrass[2] = {29.,    30.};
184    Float_t wbrass[2] = { 0.8,    0.2};
185    Float_t denbrass  = 8.96;
186
187 //Ribber C6H12S
188    Float_t aribber[3] = {12.,  1., 32.};
189    Float_t zribber[3] = { 6.,  1., 16.};
190    Float_t wribber[3] = { 6., 12.,  1.};
191    Float_t denribber  = 0.8;
192    
193 // Definition Cherenkov parameters
194   const Int_t NUMENTRIES = 32;
195
196   Float_t ppckov[NUMENTRIES] =
197             { 2.034E-9, 2.068E-9, 2.103E-9, 2.139E-9,
198               2.177E-9, 2.216E-9, 2.256E-9, 2.298E-9,
199               2.341E-9, 2.386E-9, 2.433E-9, 2.481E-9,
200               2.532E-9, 2.585E-9, 2.640E-9, 2.697E-9,
201               2.757E-9, 2.820E-9, 2.885E-9, 2.954E-9,
202               3.026E-9, 3.102E-9, 3.181E-9, 3.265E-9,
203               3.353E-9, 3.446E-9, 3.545E-9, 3.649E-9,
204               3.760E-9, 3.877E-9, 4.002E-9, 4.136E-9 };
205
206   Float_t rindex_qwarz[NUMENTRIES] =
207             { 1.458, 1.458, 1.458, 1.458, 1.458, 1.458, 1.458,
208               1.458, 1.458, 1.458, 1.458, 1.458, 1.458, 1.458,
209               1.458, 1.458, 1.458, 1.458, 1.458, 1.458, 1.458,
210               1.458, 1.458, 1.458, 1.458, 1.458, 1.458, 1.458,
211               1.458, 1.458, 1.458, 1.458 };
212
213   Float_t rindex_air[NUMENTRIES] =
214             { 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
215               1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
216               1., 1., 1., 1. };
217
218   Float_t effic_all[NUMENTRIES] =
219             { 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
220               1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.,
221               1., 1., 1., 1. };
222               
223   Float_t absor_qwarz[NUMENTRIES] =
224             { 2000., 2000., 2000., 2000., 2000., 2000., 2000., 
225               2000., 2000., 2000., 2000., 2000., 2000., 2000.,
226               2000., 2000., 2000., 2000., 2000., 2000., 2000.,
227               2000., 2000., 2000., 2000., 2000., 2000., 2000.,
228               2000., 2000., 2000., 2000. };
229
230   Float_t absor_air[NUMENTRIES] =
231             { 200., 200., 200., 200., 200., 200., 200., 
232               200., 200., 200., 200., 200., 200., 200.,
233               200., 200., 200., 200., 200., 200., 200.,
234               200., 200., 200., 200., 200., 200., 200.,
235               200., 200., 200., 200. };
236    
237   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray();
238
239     
240    AliMaterial (0, "START Steel$", 55.850, 26., 7.87, 1.76, 999);
241    AliMaterial (1, "START Vacuum$", 1.e-16, 1.e-16, 1.e-16, 1.e16, 999);
242    AliMaterial (2, "START Air$", 14.61, 7.3, .001205, 30423., 999); 
243    
244    AliMixture (3, "Al2O3   $", aal2o3, zal2o3, denscer, -2, wal2o3);
245    AliMixture (4, "PMT glass   $", aglass, zglass, dglass, -2, wglass);
246    char namate[21];
247    gMC->Gfmate ((*fIdmate)[3], namate, a, z, d, radl, absl, buf, nbuf);
248    acer[0] = a;
249    zcer[0] = z;
250    gMC->Gfmate ((*fIdmate)[4], namate, a, z, d, radl, absl, buf, nbuf);
251    acer[1] = a;
252    zcer[1] = z;
253    
254    AliMixture (5, "Scintillator$",ascin,zscin,denscin,-2,wscin);
255    AliMixture (6, "Brass    $", abrass, zbrass, denbrass, 2, wbrass);
256    AliMixture (7, "Ribber $",aribber,zribber,denribber,-3,wribber);
257    AliMixture (9, "Ceramic    $", acer, zcer, denscer, 2, wcer);
258    
259    AliMedium (1, "START Air$", 2, 0, isxfld, sxmgmx, 10., .1, 1., .003, .003);
260    AliMedium (2, "Scintillator$", 5, 1, isxfld, sxmgmx, 10., .01, 1., .003, .003);
261    AliMedium (3, "Vacuum$", 1, 0, isxfld, sxmgmx, 10., .01, .1, .003, .003);
262    AliMedium (4, "Ceramic$", 9, 0, isxfld, sxmgmx, 10., .01, .1, .003, .003);
263    AliMedium (6, "Glass$", 4, 0, isxfld, sxmgmx, 10., .01, .1, .003, .003);
264    AliMedium (8, "Steel$", 0, 0, isxfld, sxmgmx, 1., .001, 1., .001, .001);
265    AliMedium (9, "Ribber  $", 7, 0, isxfld, sxmgmx, 10., .01, .1, .003, .003);
266    AliMedium(11, "Brass  $", 6, 0, isxfld, sxmgmx, 10., .01, .1, .003, .003);
267
268    gMC->SetCerenkov (idtmed[6], NUMENTRIES, ppckov, absor_qwarz, effic_all, rindex_qwarz);
269    gMC->SetCerenkov (idtmed[1], NUMENTRIES, ppckov, absor_air, effic_all, rindex_air);
270 }
271
272
273 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
274 // Draw a shaded view of the Forward multiplicity detector version 2
275 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
276 void AliSTARTv2::DrawModule()
277 {  
278   //Set ALIC mother transparent
279   gMC->Gsatt ("ALIC", "SEEN", 0);
280
281   //Set volumes visible
282   gMC->Gsatt ("0STA", "SEEN", 0);
283   gMC->Gsatt ("0PMT", "SEEN", 1);
284   gMC->Gsatt ("0DIV", "SEEN", 1);
285
286   gMC->Gdopt ("hide", "on");
287   gMC->Gdopt ("shad", "on");
288   gMC->SetClipBox (".");
289   gMC->SetClipBox ("*", 0, 1000, -1000, 1000, -1000, 1000);
290   gMC->DefaultRange();
291   gMC->Gdraw ("alic", 40, 30, 0, 12, 9.5, 0.7, 0.7);
292   gMC->Gdhead (1111, "T-Zero detector");
293   gMC->Gdopt ("hide", "off");
294 }
295
296
297 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
298 // Initialises version 2 of the Forward Multiplicity Detector
299 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
300 void AliSTARTv2::Init()
301 {
302 //Int_t *idtmed  = gAlice->Idtmed();
303
304   AliSTART::Init();
305   fIdSens1 = gMC->VolId ("0REG");
306
307   printf ("*** START version 2 initialized ***\n");
308 }
309
310
311 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
312 // Called for every step in the START Detector
313 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
314 void AliSTARTv2::StepManager()
315 {
316   Int_t                         id;
317   Int_t                         copy;
318 //  Int_t                               copy1;
319   Float_t                       xyz[3];
320   Float_t                       XYZ[3];
321   Float_t                       hitPhoton[6];
322   static Float_t                hits[7];
323   static Float_t                edep;
324   static Int_t                  vol[2];
325   TLorentzVector                pos;
326   TLorentzVector                mom;
327   
328   
329   if(!gMC->IsTrackAlive()) return; // particle has disappeared
330
331 //  TGeant3  *g3 = (TGeant3*) gMC;
332 //  g3->Gpcxyz();
333
334   TClonesArray  &lhits = *fHits;
335
336
337 ///////////////////////////////////////////////
338 // If particles is photon then ...
339
340   if (gMC->TrackPid() == 50000050)
341   {
342      id = gMC->CurrentVolID(copy);
343
344      // Check the sensetive volume
345      if (id == fIdSens1) 
346      {
347         if (gMC->IsTrackEntering()) 
348         {
349            gMC->CurrentVolOffID(2,copy);
350            if (copy < 13) 
351              {
352                vol[0] = RIGHT_ARRAY;
353                vol[1] = copy;
354              }
355            else 
356              {
357                vol[0] = LEFT_ARRAY;
358                vol[1] = copy - 12;
359              }
360
361            gMC->TrackPosition(pos);
362            gMC->TrackMomentum(mom);
363            XYZ[0] = pos[0];
364            XYZ[1] = pos[1];
365            XYZ[2] = pos[2];
366            gMC->Gmtod (XYZ, xyz, 1);
367
368            hitPhoton[0] = sqrt (xyz[0] * xyz[0] + xyz[1] * xyz[1]);
369            hitPhoton[1] = mom[0];
370            hitPhoton[2] = mom[1];
371            hitPhoton[3] = mom[2];
372            hitPhoton[4] = 1e9 * gMC->TrackTime();
373            hitPhoton[5] = 1e9 * gMC->Etot();
374            
375            AddHitPhoton (gAlice->CurrentTrack(), vol, hitPhoton);
376         }
377         gMC->StopTrack();
378      }
379      else  
380         if (id == gMC->VolId ("0DES"))  gMC->StopTrack();
381   }
382
383 // end photon particalary
384 ///////////////////////////////////////////////
385
386
387 ///////////////////////////////////////////////
388 // If particles is charge then ...
389  
390   // Float_t charge = gMC->TrackCharge();
391   //  if(TMath::Abs(charge) <= 0.) return;
392   id = gMC->CurrentVolID(copy);
393
394   
395   //  printf("gMC->ckine->ipart %d",gMC->ckine->ipart);
396   // Check the sensetive volume
397   if(id==gMC->VolId("0TOP") ) {
398     if(gMC->IsTrackEntering()) {
399       gMC->CurrentVolOffID(2,copy);
400       if (copy < 13) 
401         {
402           vol[0] = RIGHT_ARRAY;
403           vol[1] = copy;
404         }
405       else 
406         {
407           vol[0] = LEFT_ARRAY;
408           vol[1] = copy - 12;
409         }
410       
411       gMC->TrackPosition(pos);
412       hits[0] = pos[0];
413       hits[1] = pos[1];
414       hits[2] = pos[2];
415       Float_t etot = gMC->Etot();
416       hits[4] = etot;
417       Int_t part = gMC->TrackPid();
418       hits[5] = part;
419       Float_t ttime = gMC->TrackTime();
420       hits[6] = ttime*1e9;
421       edep = 0;
422     }
423     if(gMC->IsTrackInside())    {
424       Float_t de = gMC->Edep(); 
425       edep = edep + de;
426       //       printf ("E deposition %f\n",edep);
427       //    for (i=0; i<=6; i++){
428       //    printf(" HITS on START inside %f\n",hits[i]); } 
429     }
430     if(gMC->IsTrackExiting())   {
431       Float_t de = gMC->Edep(); 
432       edep = edep + de;
433       hits[3] = edep * 1e3;
434
435       //       for (i=0; i<=6; i++){
436       //         printf(" HITS on START Exit %f\n",hits[i]); } 
437       //for (i=0; i<=1; i++) { printf("START vol %d\n",vol[i]);}
438      
439       new(lhits[fNhits++]) AliSTARThit(fIshunt,gAlice->CurrentTrack(),vol,hits);      
440     }
441   }
442
443 // end charge particles particalary
444 ///////////////////////////////////////////////
445
446 }