Record correctly also the last step in Lego plot
[u/mrichter/AliRoot.git] / STEER / AliLego.cxx
1 //////////////////////////////////////////////////////////////
2 //////////////////////////////////////////////////////////////
3 //                            
4 //  Utility class to evaluate the material budget from
5 //  a given radius to the surface of an arbitrary cylinder
6 //  along radial directions from the centre:
7 // 
8 //   - radiation length
9 //   - Interaction length
10 //   - g/cm2
11 // 
12 //  Geantinos are shot in the bins in the fNtheta bins in theta
13 //  and fNphi bins in phi with specified rectangular limits.
14 //  The statistics are accumulated per
15 //    fRadMin < r < fRadMax    and  <0 < z < fZMax
16 //
17 //  To activate this option, you can do:
18 //      Root > gAlice.RunLego();
19 //  or  Root > .x menu.C  then select menu item "RunLego"
20 //  Note that when calling gAlice->RunLego, an optional list
21 //  of arguments may be specified.
22 //
23 //Begin_Html
24 /*
25 <img src="picts/alilego.gif">
26 */
27 //End_Html
28 //
29 //////////////////////////////////////////////////////////////
30
31 #include "TMath.h"
32 #include "AliLego.h"
33 #include "AliRun.h"
34 #include "AliConst.h"
35
36 ClassImp(AliLego)
37
38
39 //___________________________________________
40 AliLego::AliLego()
41 {
42    fHistRadl = 0;
43    fHistAbso = 0;
44    fHistGcm2 = 0;
45    fHistReta = 0;
46 }
47
48 //___________________________________________
49 AliLego::AliLego(const char *name, const char *title) 
50         : TNamed(name,title)
51 {
52    fHistRadl = 0;
53    fHistAbso = 0;
54    fHistGcm2 = 0;
55    fHistReta = 0;
56 }
57
58 //___________________________________________
59 AliLego::~AliLego()
60 {
61    delete fHistRadl;
62    delete fHistAbso;
63    delete fHistGcm2;
64    delete fHistReta;
65 }
66
67 //___________________________________________
68 void AliLego::GenerateKinematics()
69 {
70 // Create a geantino with kinematics corresponding to the current
71 // bins in theta and phi.
72    
73   //
74   // Rootinos are 0
75    const Int_t mpart = 0;
76    Float_t orig[3], pmom[3];
77    Float_t t, cost, sint, cosp, sinp;
78    
79 // --- Set to 0 radiation length, absorption length and g/cm2 ---
80    fTotRadl = 0;
81    fTotAbso = 0;
82    fTotGcm2 = 0;
83
84    fCurTheta = (fThetaMin+(fThetaBin-0.5)*(fThetaMax-fThetaMin)/fNtheta)*kDegrad;
85    fCurPhi   = (fPhiMin+(fPhiBin-0.5)*(fPhiMax-fPhiMin)/fNphi)*kDegrad;
86    cost      = TMath::Cos(fCurTheta);
87    sint      = TMath::Sin(fCurTheta);
88    cosp      = TMath::Cos(fCurPhi);
89    sinp      = TMath::Sin(fCurPhi);
90
91    pmom[0] = cosp*sint;
92    pmom[1] = sinp*sint;
93    pmom[2] = cost;
94
95 // --- Where to start
96    orig[0] = orig[1] = orig[2] = 0;
97    Float_t dalicz = 3000;
98    if (fRadMin > 0) {
99       t = PropagateCylinder(orig,pmom,fRadMin,dalicz);
100       orig[0] = pmom[0]*t;
101       orig[1] = pmom[1]*t;
102       orig[2] = pmom[2]*t;
103       if (TMath::Abs(orig[2]) > fZMax) return;
104    }
105
106 // --- We do start here
107    Float_t polar[3]={0.,0.,0.};
108    Int_t ntr;
109    gAlice->SetTrack(1, 0, mpart, pmom, orig, polar, 0, "LEGO ray", ntr);
110 }
111
112 //___________________________________________
113 void AliLego::Init(Int_t ntheta,Float_t themin,Float_t themax,
114           Int_t nphi,Float_t phimin,Float_t phimax,Float_t rmin,Float_t rmax,
115                   Float_t zmax)
116 {
117 // specify the angular limits and the size of the rectangular box
118    fNtheta   = ntheta;
119    fThetaMin = themin;
120    fThetaMax = themax;
121    fNphi     = nphi;
122    fPhiMin   = phimin;
123    fPhiMax   = phimax;
124    fRadMin   = rmin;
125    fRadMax   = rmax;
126    fZMax     = zmax;
127    Float_t etamin = -TMath::Log(TMath::Tan(TMath::Min((Double_t)fThetaMax*kDegrad/2,TMath::Pi()/2-1.e-10)));
128    Float_t etamax = -TMath::Log(TMath::Tan(TMath::Max((Double_t)fThetaMin*kDegrad/2,              1.e-10)));
129
130    fHistRadl = new TH2F("hradl","Radiation length map",    nphi,phimin,phimax,ntheta,themin,themax);
131    fHistAbso = new TH2F("habso","Interaction length map",  nphi,phimin,phimax,ntheta,themin,themax);
132    fHistGcm2 = new TH2F("hgcm2","g/cm2 length map",        nphi,phimin,phimax,ntheta,themin,themax);
133    fHistReta = new TH2F("hetar","Radiation length vs. eta",nphi,phimin,phimax,ntheta,etamin,etamax);
134
135 }
136
137 //___________________________________________
138 Float_t AliLego::PropagateCylinder(Float_t *x, Float_t *v, Float_t r, Float_t z)
139 {
140 // Propagate to cylinder from inside
141
142    Double_t hnorm, sz, t, t1, t2, t3, sr;
143    Double_t d[3];
144    const Float_t kSmall  = 1e-8;
145    const Float_t kSmall2 = kSmall*kSmall;
146
147 // ---> Find intesection with Z planes
148    d[0]  = v[0];
149    d[1]  = v[1];
150    d[2]  = v[2];
151    hnorm = TMath::Sqrt(1/(d[0]*d[0]+d[1]*d[1]+d[2]*d[2]));
152    d[0] *= hnorm;
153    d[1] *= hnorm;
154    d[2] *= hnorm;
155    if (d[2] > kSmall)       sz = (z-x[2])/d[2];
156    else if (d[2] < -kSmall) sz = -(z+x[2])/d[2];
157    else                     sz = 1.e10;  // ---> Direction parallel to X-Y, no intersection
158
159 // ---> Intersection with cylinders
160 //      Intersection point (x,y,z)
161 //      (x,y,z) is on track :    x=X(1)+t*D(1)
162 //                               y=X(2)+t*D(2)
163 //                               z=X(3)+t*D(3)
164 //      (x,y,z) is on cylinder : x**2 + y**2 = R**2
165 //
166 //      (D(1)**2+D(2)**2)*t**2
167 //      +2.*(X(1)*D(1)+X(2)*D(2))*t
168 //      +X(1)**2+X(2)**2-R**2=0
169 // ---> Solve second degree equation
170    t1 = d[0]*d[0] + d[1]*d[1];
171    if (t1 <= kSmall2) {
172       t = sz;  // ---> Track parallel to the z-axis, take distance to planes
173    } else {
174       t2 = x[0]*d[0] + x[1]*d[1];
175       t3 = x[0]*x[0] + x[1]*x[1];
176       // ---> It should be positive, but there may be numerical problems
177       sr = (t2 +TMath::Sqrt(TMath::Max(t2*t2-(t3-r*r)*t1,0.)))/t1;
178       // ---> Find minimum distance between planes and cylinder
179       t  = TMath::Min(sz,sr);
180    }
181    return t;
182 }
183
184 //___________________________________________
185 void AliLego::Run()
186 {
187    // loop on phi,theta bins
188    gMC->InitLego();
189    Float_t thed, phid, eta;
190    for (fPhiBin=1; fPhiBin<=fNphi; fPhiBin++) {
191       printf("AliLego Generating rays in phi bin:%d\n",fPhiBin);
192       for (fThetaBin=1; fThetaBin<=fNtheta; fThetaBin++) {
193          gMC->Gtrigi();
194          gMC->Gtrigc();
195          GenerateKinematics();
196          gMC->Gtreve_root();
197
198          thed = fCurTheta*kRaddeg;
199          phid = fCurPhi*kRaddeg;
200          eta  = -TMath::Log(TMath::Tan(TMath::Max(
201                      TMath::Min((Double_t)fCurTheta/2,TMath::Pi()/2-1.e-10),1.e-10)));
202          fHistRadl->Fill(phid,thed,fTotRadl);
203          fHistAbso->Fill(phid,thed,fTotAbso);
204          fHistGcm2->Fill(phid,thed,fTotGcm2);
205          fHistReta->Fill(phid,eta,fTotRadl);
206          gAlice->FinishEvent();
207       }
208    }
209    // store histograms in current Root file
210    fHistRadl->Write();
211    fHistAbso->Write();
212    fHistGcm2->Write();
213    fHistReta->Write();
214 }
215
216 //___________________________________________
217 void AliLego::StepManager()
218 {
219 // called from AliRun::Stepmanager from gustep.
220 // Accumulate the 3 parameters step by step
221   
222    Float_t t, tt;
223    Float_t a,z,dens,radl,absl;
224    Int_t i;
225    Bool_t out;
226    
227    Float_t step  = gMC->TrackStep();
228        
229    Float_t vect[3], dir[3];
230    TLorentzVector pos, mom;
231
232    gMC->TrackPosition(pos);  
233    gMC->TrackMomentum(mom);
234    gMC->CurrentMaterial(a,z,dens,radl,absl);
235    
236    if (z < 1) return;
237    
238 // --- See how long we have to go
239    if (TMath::Abs(pos[2]) <= fZMax  && 
240        pos[0]*pos[0] +pos[1]*pos[1] <= fRadMax*fRadMax) {
241
242      tt = step;
243      out = kFALSE;
244    } else {
245
246       for(i=0;i<3;++i) {
247         vect[i]=pos[i];
248         dir[i]=mom[i];
249       }
250       t  = PropagateCylinder(vect,dir,fRadMax,fZMax);
251       tt = TMath::Min(step,t);
252       out = kTRUE;
253    }
254
255    fTotAbso += tt/absl;
256    fTotRadl += tt/radl;
257    fTotGcm2 += tt*dens;
258
259 // --- See if we have to stop now
260    if(out) gMC->StopEvent();
261 }
262