Correct logics for Lego StepManager
[u/mrichter/AliRoot.git] / STEER / AliLego.cxx
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4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
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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     *
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13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
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16 /*
17 $Log$
18 Revision 1.7  1999/09/29 09:24:29  fca
19 Introduction of the Copyright and cvs Log
20
21 */
22
23 //////////////////////////////////////////////////////////////
24 //////////////////////////////////////////////////////////////
25 //                            
26 //  Utility class to evaluate the material budget from
27 //  a given radius to the surface of an arbitrary cylinder
28 //  along radial directions from the centre:
29 // 
30 //   - radiation length
31 //   - Interaction length
32 //   - g/cm2
33 // 
34 //  Geantinos are shot in the bins in the fNtheta bins in theta
35 //  and fNphi bins in phi with specified rectangular limits.
36 //  The statistics are accumulated per
37 //    fRadMin < r < fRadMax    and  <0 < z < fZMax
38 //
39 //  To activate this option, you can do:
40 //      Root > gAlice.RunLego();
41 //  or  Root > .x menu.C  then select menu item "RunLego"
42 //  Note that when calling gAlice->RunLego, an optional list
43 //  of arguments may be specified.
44 //
45 //Begin_Html
46 /*
47 <img src="picts/alilego.gif">
48 */
49 //End_Html
50 //
51 //////////////////////////////////////////////////////////////
52
53 #include "TMath.h"
54 #include "AliLego.h"
55 #include "AliRun.h"
56 #include "AliConst.h"
57
58 ClassImp(AliLego)
59
60
61 //___________________________________________
62 AliLego::AliLego()
63 {
64    fHistRadl = 0;
65    fHistAbso = 0;
66    fHistGcm2 = 0;
67    fHistReta = 0;
68 }
69
70 //___________________________________________
71 AliLego::AliLego(const char *name, const char *title) 
72         : TNamed(name,title)
73 {
74    fHistRadl = 0;
75    fHistAbso = 0;
76    fHistGcm2 = 0;
77    fHistReta = 0;
78 }
79
80 //___________________________________________
81 AliLego::~AliLego()
82 {
83    delete fHistRadl;
84    delete fHistAbso;
85    delete fHistGcm2;
86    delete fHistReta;
87 }
88
89 //___________________________________________
90 void AliLego::GenerateKinematics()
91 {
92 // Create a geantino with kinematics corresponding to the current
93 // bins in theta and phi.
94    
95   //
96   // Rootinos are 0
97    const Int_t mpart = 0;
98    Float_t orig[3], pmom[3];
99    Float_t t, cost, sint, cosp, sinp;
100    
101 // --- Set to 0 radiation length, absorption length and g/cm2 ---
102    fTotRadl = 0;
103    fTotAbso = 0;
104    fTotGcm2 = 0;
105
106    fCurTheta = (fThetaMin+(fThetaBin-0.5)*(fThetaMax-fThetaMin)/fNtheta)*kDegrad;
107    fCurPhi   = (fPhiMin+(fPhiBin-0.5)*(fPhiMax-fPhiMin)/fNphi)*kDegrad;
108    cost      = TMath::Cos(fCurTheta);
109    sint      = TMath::Sin(fCurTheta);
110    cosp      = TMath::Cos(fCurPhi);
111    sinp      = TMath::Sin(fCurPhi);
112
113    pmom[0] = cosp*sint;
114    pmom[1] = sinp*sint;
115    pmom[2] = cost;
116
117 // --- Where to start
118    orig[0] = orig[1] = orig[2] = 0;
119    Float_t dalicz = 3000;
120    if (fRadMin > 0) {
121       t = PropagateCylinder(orig,pmom,fRadMin,dalicz);
122       orig[0] = pmom[0]*t;
123       orig[1] = pmom[1]*t;
124       orig[2] = pmom[2]*t;
125       if (TMath::Abs(orig[2]) > fZMax) return;
126    }
127
128 // --- We do start here
129    Float_t polar[3]={0.,0.,0.};
130    Int_t ntr;
131    gAlice->SetTrack(1, 0, mpart, pmom, orig, polar, 0, "LEGO ray", ntr);
132 }
133
134 //___________________________________________
135 void AliLego::Init(Int_t ntheta,Float_t themin,Float_t themax,
136           Int_t nphi,Float_t phimin,Float_t phimax,Float_t rmin,Float_t rmax,
137                   Float_t zmax)
138 {
139 // specify the angular limits and the size of the rectangular box
140    fNtheta   = ntheta;
141    fThetaMin = themin;
142    fThetaMax = themax;
143    fNphi     = nphi;
144    fPhiMin   = phimin;
145    fPhiMax   = phimax;
146    fRadMin   = rmin;
147    fRadMax   = rmax;
148    fZMax     = zmax;
149    Float_t etamin = -TMath::Log(TMath::Tan(TMath::Min((Double_t)fThetaMax*kDegrad/2,TMath::Pi()/2-1.e-10)));
150    Float_t etamax = -TMath::Log(TMath::Tan(TMath::Max((Double_t)fThetaMin*kDegrad/2,              1.e-10)));
151
152    fHistRadl = new TH2F("hradl","Radiation length map",    nphi,phimin,phimax,ntheta,themin,themax);
153    fHistAbso = new TH2F("habso","Interaction length map",  nphi,phimin,phimax,ntheta,themin,themax);
154    fHistGcm2 = new TH2F("hgcm2","g/cm2 length map",        nphi,phimin,phimax,ntheta,themin,themax);
155    fHistReta = new TH2F("hetar","Radiation length vs. eta",nphi,phimin,phimax,ntheta,etamin,etamax);
156
157 }
158
159 //___________________________________________
160 Float_t AliLego::PropagateCylinder(Float_t *x, Float_t *v, Float_t r, Float_t z)
161 {
162 // Propagate to cylinder from inside
163
164    Double_t hnorm, sz, t, t1, t2, t3, sr;
165    Double_t d[3];
166    const Float_t kSmall  = 1e-8;
167    const Float_t kSmall2 = kSmall*kSmall;
168
169 // ---> Find intesection with Z planes
170    d[0]  = v[0];
171    d[1]  = v[1];
172    d[2]  = v[2];
173    hnorm = TMath::Sqrt(1/(d[0]*d[0]+d[1]*d[1]+d[2]*d[2]));
174    d[0] *= hnorm;
175    d[1] *= hnorm;
176    d[2] *= hnorm;
177    if (d[2] > kSmall)       sz = (z-x[2])/d[2];
178    else if (d[2] < -kSmall) sz = -(z+x[2])/d[2];
179    else                     sz = 1.e10;  // ---> Direction parallel to X-Y, no intersection
180
181 // ---> Intersection with cylinders
182 //      Intersection point (x,y,z)
183 //      (x,y,z) is on track :    x=X(1)+t*D(1)
184 //                               y=X(2)+t*D(2)
185 //                               z=X(3)+t*D(3)
186 //      (x,y,z) is on cylinder : x**2 + y**2 = R**2
187 //
188 //      (D(1)**2+D(2)**2)*t**2
189 //      +2.*(X(1)*D(1)+X(2)*D(2))*t
190 //      +X(1)**2+X(2)**2-R**2=0
191 // ---> Solve second degree equation
192    t1 = d[0]*d[0] + d[1]*d[1];
193    if (t1 <= kSmall2) {
194       t = sz;  // ---> Track parallel to the z-axis, take distance to planes
195    } else {
196       t2 = x[0]*d[0] + x[1]*d[1];
197       t3 = x[0]*x[0] + x[1]*x[1];
198       // ---> It should be positive, but there may be numerical problems
199       sr = (t2 +TMath::Sqrt(TMath::Max(t2*t2-(t3-r*r)*t1,0.)))/t1;
200       // ---> Find minimum distance between planes and cylinder
201       t  = TMath::Min(sz,sr);
202    }
203    return t;
204 }
205
206 //___________________________________________
207 void AliLego::Run()
208 {
209    // loop on phi,theta bins
210    gMC->InitLego();
211    Float_t thed, phid, eta;
212    for (fPhiBin=1; fPhiBin<=fNphi; fPhiBin++) {
213       printf("AliLego Generating rays in phi bin:%d\n",fPhiBin);
214       for (fThetaBin=1; fThetaBin<=fNtheta; fThetaBin++) {
215          gMC->Gtrigi();
216          gMC->Gtrigc();
217          GenerateKinematics();
218          gMC->Gtreve_root();
219
220          thed = fCurTheta*kRaddeg;
221          phid = fCurPhi*kRaddeg;
222          eta  = -TMath::Log(TMath::Tan(TMath::Max(
223                      TMath::Min((Double_t)fCurTheta/2,TMath::Pi()/2-1.e-10),1.e-10)));
224          fHistRadl->Fill(phid,thed,fTotRadl);
225          fHistAbso->Fill(phid,thed,fTotAbso);
226          fHistGcm2->Fill(phid,thed,fTotGcm2);
227          fHistReta->Fill(phid,eta,fTotRadl);
228          gAlice->FinishEvent();
229       }
230    }
231    // store histograms in current Root file
232    fHistRadl->Write();
233    fHistAbso->Write();
234    fHistGcm2->Write();
235    fHistReta->Write();
236 }
237
238 //___________________________________________
239 void AliLego::StepManager()
240 {
241 // called from AliRun::Stepmanager from gustep.
242 // Accumulate the 3 parameters step by step
243   
244    Float_t t, tt;
245    Float_t a,z,dens,radl,absl;
246    Int_t i;
247    
248    Float_t step  = gMC->TrackStep();
249        
250    Float_t vect[3], dir[3];
251    TLorentzVector pos, mom;
252
253    gMC->TrackPosition(pos);  
254    gMC->TrackMomentum(mom);
255    gMC->CurrentMaterial(a,z,dens,radl,absl);
256    
257    if (z < 1) return;
258    
259 // --- See if we have to stop now
260    if (TMath::Abs(pos[2]) > fZMax  || 
261        pos[0]*pos[0] +pos[1]*pos[1] > fRadMax*fRadMax) {
262      gMC->StopEvent();
263      return;
264    }
265
266 // --- See how long we have to go
267    for(i=0;i<3;++i) {
268      vect[i]=pos[i];
269      dir[i]=mom[i];
270    }
271    t  = PropagateCylinder(vect,dir,fRadMax,fZMax);
272    tt = TMath::Min(step,t);
273
274    fTotAbso += tt/absl;
275    fTotRadl += tt/radl;
276    fTotGcm2 += tt*dens;
277 }
278