TRD/AliTRDSimParam.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 /* $Id$ */
  17
  18 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  19 //                                                                        //
  20 // Class containing constant simulation parameters                        //
  21 //                                                                        //
  22 // Request an instance with AliTRDSimParam::Instance()                    //
  23 // Then request the needed values                                         //
  24 //                                                                        //
  25 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  26
  27 #include <TMath.h>
  28
  29 #include "AliRun.h"
  30
  31 #include "AliTRDSimParam.h"
  32
  33 ClassImp(AliTRDSimParam)
  34
  35 AliTRDSimParam *AliTRDSimParam::fgInstance   = 0;
  36 Bool_t          AliTRDSimParam::fgTerminated = kFALSE;
  37
  38 //_ singleton implementation __________________________________________________
  39 AliTRDSimParam* AliTRDSimParam::Instance()
  40 {
  41   //
  42   // Singleton implementation
  43   // Returns an instance of this class, it is created if neccessary
  44   //
  45
  46   if (fgTerminated != kFALSE) {
  47     return 0;
  48   }
  49
  50   if (fgInstance == 0) {
  51     fgInstance = new AliTRDSimParam();
  52   }
  53
  54   return fgInstance;
  55
  56 }
  57
  58 //_ singleton implementation __________________________________________________
  59 void AliTRDSimParam::Terminate()
  60 {
  61   //
  62   // Singleton implementation
  63   // Deletes the instance of this class and sets the terminated flag,
  64   // instances cannot be requested anymore
  65   // This function can be called several times.
  66   //
  67
  68   fgTerminated = kTRUE;
  69
  70   if (fgInstance != 0) {
  71     delete fgInstance;
  72     fgInstance = 0;
  73   }
  74
  75 }
  76
  77 //_____________________________________________________________________________
  78 AliTRDSimParam::AliTRDSimParam()
  79   :TObject()
  80   ,fGasGain(0.0)
  81   ,fNoise(0.0)
  82   ,fChipGain(0.0)
  83   ,fADCoutRange(0.0)
  84   ,fADCinRange(0.0)
  85   ,fADCbaseline(0)
  86   ,fDiffusionOn(kFALSE)
  87   ,fElAttachOn(kFALSE)
  88   ,fElAttachProp(0.0)
  89   ,fTRFOn(kFALSE)
  90   ,fTRFsmp(0)
  91   ,fTRFbin(0)
  92   ,fTRFlo(0.0)
  93   ,fTRFhi(0.0)
  94   ,fTRFwid(0.0)
  95   ,fCTOn(kFALSE)
  96   ,fCTsmp(0)
  97   ,fAnodeWireOffset(0.0)
  98   ,fPadCoupling(0.0)
  99   ,fTimeCoupling(0.0)
 100   ,fTimeStructOn(kFALSE)
 101   ,fPRFOn(kFALSE)
 102   ,fGasMixture(0)
 103 {
 104   //
 105   // Default constructor
 106   //
 107
 108   Init();
 109
 110 }
 111
 112 //_____________________________________________________________________________
 113 void AliTRDSimParam::Init()
 114 {
 115   //
 116   // Default initializiation
 117   //
 118
 119   // The default parameter for the digitization
 120   fGasGain           = 4000.0;
 121   fChipGain          =   12.4;
 122   fNoise             = 1250.0;
 123   fADCoutRange       = 1023.0;          // 10-bit ADC
 124   fADCinRange        = 2000.0;          // 2V input range
 125   // Go back to 0 again, just to be consistent with reconstruction
 126   fADCbaseline       =      0;
 127   //fADCbaseline       =   10;
 128
 129   // Diffusion on
 130   fDiffusionOn       = kTRUE;
 131
 132   // Propability for electron attachment
 133   fElAttachOn        = kFALSE;
 134   fElAttachProp      = 0.0;
 135
 136   // The time response function
 137   fTRFOn             = kTRUE;
 138
 139   // The cross talk
 140   fCTOn              = kTRUE;
 141
 142   // The pad coupling factor
 143   // Use 0.46, instead of the theroetical value 0.3, since it reproduces better
 144   // the test beam data, even tough it is not understood why.
 145   fPadCoupling       = 0.46;
 146
 147   // The time coupling factor (same number as for the TPC)
 148   fTimeCoupling      = 0.4;
 149
 150   // Distance of first Anode wire from first pad edge
 151   fAnodeWireOffset   = 0.25;
 152
 153   // Use drift time maps
 154   fTimeStructOn      = kTRUE;
 155
 156   // The pad response function
 157   fPRFOn             = kTRUE;
 158
 159   // The gas mixture, default Xenon
 160   fGasMixture        = kXenon;
 161
 162   ReInit();
 163
 164 }
 165
 166 //_____________________________________________________________________________
 167 AliTRDSimParam::~AliTRDSimParam()
 168 {
 169   //
 170   // Destructor
 171   //
 172
 173   if (fTRFsmp) {
 174     delete [] fTRFsmp;
 175     fTRFsmp = 0;
 176   }
 177
 178   if (fCTsmp) {
 179     delete [] fCTsmp;
 180     fCTsmp  = 0;
 181   }
 182
 183 }
 184
 185 //_____________________________________________________________________________
 186 AliTRDSimParam::AliTRDSimParam(const AliTRDSimParam &p)
 187   :TObject(p)
 188   ,fGasGain(p.fGasGain)
 189   ,fNoise(p.fNoise)
 190   ,fChipGain(p.fChipGain)
 191   ,fADCoutRange(p.fADCoutRange)
 192   ,fADCinRange(p.fADCinRange)
 193   ,fADCbaseline(p.fADCbaseline)
 194   ,fDiffusionOn(p.fDiffusionOn)
 195   ,fElAttachOn(p.fElAttachOn)
 196   ,fElAttachProp(p.fElAttachProp)
 197   ,fTRFOn(p.fTRFOn)
 198   ,fTRFsmp(0)
 199   ,fTRFbin(p.fTRFbin)
 200   ,fTRFlo(p.fTRFlo)
 201   ,fTRFhi(p.fTRFhi)
 202   ,fTRFwid(p.fTRFwid)
 203   ,fCTOn(p.fCTOn)
 204   ,fCTsmp(0)
 205   ,fAnodeWireOffset(p.fAnodeWireOffset)
 206   ,fPadCoupling(p.fPadCoupling)
 207   ,fTimeCoupling(p.fTimeCoupling)
 208   ,fTimeStructOn(p.fTimeStructOn)
 209   ,fPRFOn(p.fPRFOn)
 210   ,fGasMixture(p.fGasMixture)
 211 {
 212   //
 213   // Copy constructor
 214   //
 215
 216   Int_t iBin = 0;
 217
 218   if (((AliTRDSimParam &) p).fTRFsmp) {
 219     delete [] ((AliTRDSimParam &) p).fTRFsmp;
 220   }
 221   ((AliTRDSimParam &) p).fTRFsmp = new Float_t[fTRFbin];
 222   for (iBin = 0; iBin < fTRFbin; iBin++) {
 223     ((AliTRDSimParam &) p).fTRFsmp[iBin] = fTRFsmp[iBin];
 224   }
 225
 226   if (((AliTRDSimParam &) p).fCTsmp) {
 227     delete [] ((AliTRDSimParam &) p).fCTsmp;
 228   }
 229   ((AliTRDSimParam &) p).fCTsmp  = new Float_t[fTRFbin];
 230   for (iBin = 0; iBin < fTRFbin; iBin++) {
 231     ((AliTRDSimParam &) p).fCTsmp[iBin] = fCTsmp[iBin];
 232   }
 233
 234 }
 235
 236 //_____________________________________________________________________________
 237 AliTRDSimParam &AliTRDSimParam::operator=(const AliTRDSimParam &p)
 238 {
 239   //
 240   // Assignment operator
 241   //
 242
 243   if (this != &p) {
 244     ((AliTRDSimParam &) p).Copy(*this);
 245   }
 246
 247   return *this;
 248
 249 }
 250
 251 //_____________________________________________________________________________
 252 void AliTRDSimParam::Copy(TObject &p) const
 253 {
 254   //
 255   // Copy function
 256   //
 257
 258   AliTRDSimParam *target = dynamic_cast<AliTRDSimParam *> (&p);
 259   if (!target) {
 260     return;
 261   }
 262
 263   target->fGasGain            = fGasGain;
 264   target->fNoise              = fNoise;
 265   target->fChipGain           = fChipGain;
 266   target->fADCoutRange        = fADCoutRange;
 267   target->fADCinRange         = fADCinRange;
 268   target->fADCbaseline        = fADCbaseline;
 269   target->fDiffusionOn        = fDiffusionOn;
 270   target->fElAttachOn         = fElAttachOn;
 271   target->fElAttachProp       = fElAttachProp;
 272   target->fTRFOn              = fTRFOn;
 273   target->fTRFbin             = fTRFbin;
 274   target->fTRFlo              = fTRFlo;
 275   target->fTRFhi              = fTRFhi;
 276   target->fTRFwid             = fTRFwid;
 277   target->fCTOn               = fCTOn;
 278   target->fAnodeWireOffset    = fAnodeWireOffset;
 279   target->fPadCoupling        = fPadCoupling;
 280   target->fTimeCoupling       = fTimeCoupling;
 281   target->fPRFOn              = fPRFOn;
 282   target->fGasMixture         = fGasMixture;
 283
 284   if (target->fTRFsmp) {
 285     delete[] target->fTRFsmp;
 286   }
 287   target->fTRFsmp = new Float_t[fTRFbin];
 288   for (Int_t iBin = 0; iBin < fTRFbin; iBin++) {
 289     target->fTRFsmp[iBin] = fTRFsmp[iBin];
 290   }
 291
 292   if (target->fCTsmp) {
 293     delete[] target->fCTsmp;
 294   }
 295   target->fCTsmp  = new Float_t[fTRFbin];
 296   for (Int_t iBin = 0; iBin < fTRFbin; iBin++) {
 297     target->fCTsmp[iBin]  = fCTsmp[iBin];
 298   }
 299
 300 }
 301
 302 //_____________________________________________________________________________
 303 void AliTRDSimParam::ReInit()
 304 {
 305   //
 306   // Reinitializes the parameter class after a change
 307   //
 308
 309   if      (fGasMixture == kXenon) {
 310     // The range and the binwidth for the sampled TRF
 311     fTRFbin = 200;
 312     // Start 0.2 mus before the signal
 313     fTRFlo  = -0.4;
 314     // End the maximum drift time after the signal
 315     fTRFhi  =  3.58;
 316     // Standard gas gain
 317     fGasGain = 4000.0;
 318   }
 319   else if (fGasMixture == kArgon) {
 320     // The range and the binwidth for the sampled TRF
 321     fTRFbin  =  50;
 322     // Start 0.2 mus before the signal
 323     fTRFlo   =  0.02;
 324     // End the maximum drift time after the signal
 325     fTRFhi   =  1.98;
 326     // Higher gas gain
 327     fGasGain = 8000.0;
 328   }
 329   else {
 330     AliFatal("Not a valid gas mixture!");
 331     exit(1);
 332   }
 333   fTRFwid = (fTRFhi - fTRFlo) / ((Float_t) fTRFbin);
 334
 335   // Create the sampled TRF
 336   SampleTRF();
 337
 338 }
 339
 340 //_____________________________________________________________________________
 341 void AliTRDSimParam::SampleTRF()
 342 {
 343   //
 344   // Samples the new time response function.
 345   //
 346
 347   Int_t ipasa = 0;
 348
 349   // Xenon
 350   // From Antons measurements with Fe55 source, adjusted by C. Lippmann.
 351   // time bins are -0.4, -0.38, -0.36, ...., 3.54, 3.56, 3.58 microseconds
 352   const Int_t kNpasa     = 200;  // kNpasa should be equal to fTRFbin!
 353   Float_t xtalk[kNpasa];
 354   Float_t signal[kNpasa]     = { 0.0000, 0.0000, 0.0000, 0.0000, 0.0000, 0.0000, 0.0000
 355                                , 0.0002, 0.0007, 0.0026, 0.0089, 0.0253, 0.0612, 0.1319
 356                                , 0.2416, 0.3913, 0.5609, 0.7295, 0.8662, 0.9581, 1.0000
 357                                , 0.9990, 0.9611, 0.8995, 0.8269, 0.7495, 0.6714, 0.5987
 358                                , 0.5334, 0.4756, 0.4249, 0.3811, 0.3433, 0.3110, 0.2837
 359                                , 0.2607, 0.2409, 0.2243, 0.2099, 0.1974, 0.1868, 0.1776
 360                                , 0.1695, 0.1627, 0.1566, 0.1509, 0.1457, 0.1407, 0.1362
 361                                , 0.1317, 0.1274, 0.1233, 0.1196, 0.1162, 0.1131, 0.1102
 362                                , 0.1075, 0.1051, 0.1026, 0.1004, 0.0979, 0.0956, 0.0934
 363                                , 0.0912, 0.0892, 0.0875, 0.0858, 0.0843, 0.0829, 0.0815
 364                                , 0.0799, 0.0786, 0.0772, 0.0757, 0.0741, 0.0729, 0.0718
 365                                , 0.0706, 0.0692, 0.0680, 0.0669, 0.0655, 0.0643, 0.0630
 366                                , 0.0618, 0.0607, 0.0596, 0.0587, 0.0576, 0.0568, 0.0558
 367                                , 0.0550, 0.0541, 0.0531, 0.0522, 0.0513, 0.0505, 0.0497
 368                                , 0.0490, 0.0484, 0.0474, 0.0465, 0.0457, 0.0449, 0.0441
 369                                , 0.0433, 0.0425, 0.0417, 0.0410, 0.0402, 0.0395, 0.0388
 370                                , 0.0381, 0.0374, 0.0368, 0.0361, 0.0354, 0.0348, 0.0342
 371                                , 0.0336, 0.0330, 0.0324, 0.0318, 0.0312, 0.0306, 0.0301
 372                                , 0.0296, 0.0290, 0.0285, 0.0280, 0.0275, 0.0270, 0.0265
 373                                , 0.0260, 0.0256, 0.0251, 0.0246, 0.0242, 0.0238, 0.0233
 374                                , 0.0229, 0.0225, 0.0221, 0.0217, 0.0213, 0.0209, 0.0206
 375                                , 0.0202, 0.0198, 0.0195, 0.0191, 0.0188, 0.0184, 0.0181
 376                                , 0.0178, 0.0175, 0.0171, 0.0168, 0.0165, 0.0162, 0.0159
 377                                , 0.0157, 0.0154, 0.0151, 0.0148, 0.0146, 0.0143, 0.0140
 378                                , 0.0138, 0.0135, 0.0133, 0.0131, 0.0128, 0.0126, 0.0124
 379                                , 0.0121, 0.0119, 0.0120, 0.0115, 0.0113, 0.0111, 0.0109
 380                                , 0.0107, 0.0105, 0.0103, 0.0101, 0.0100, 0.0098, 0.0096
 381                                , 0.0094, 0.0092, 0.0091, 0.0089, 0.0088, 0.0086, 0.0084
 382                                , 0.0083, 0.0081, 0.0080, 0.0078 };
 383   signal[0] = 0.0;
 384   signal[1] = 0.0;
 385   signal[2] = 0.0;
 386   // With undershoot, positive peak corresponds to ~3% of the main signal:
 387   for (ipasa = 3; ipasa < kNpasa; ipasa++) {
 388     xtalk[ipasa] = 0.2 * (signal[ipasa-2] - signal[ipasa-3]);
 389   }
 390   xtalk[0]  = 0.0;
 391   xtalk[1]  = 0.0;
 392   xtalk[2]  = 0.0;
 393
 394   // Argon
 395   // Ar measurement with Fe55 source by Anton
 396   // time bins are 0.02, 0.06, 0.10, ...., 1.90, 1.94, 1.98 microseconds
 397   const Int_t kNpasaAr = 50;
 398   Float_t xtalkAr[kNpasaAr];
 399   Float_t signalAr[kNpasaAr] = { -0.01,  0.01,  0.00,  0.00,  0.01
 400                                , -0.01,  0.01,  2.15, 22.28, 55.53
 401                                , 68.52, 58.21, 40.92, 27.12, 18.49
 402                                , 13.42, 10.48,  8.67,  7.49,  6.55
 403                                ,  5.71,  5.12,  4.63,  4.22,  3.81
 404                                ,  3.48,  3.20,  2.94,  2.77,  2.63
 405                                ,  2.50,  2.37,  2.23,  2.13,  2.03
 406                                ,  1.91,  1.83,  1.75,  1.68,  1.63
 407                                ,  1.56,  1.49,  1.50,  1.49,  1.29
 408                                ,  1.19,  1.21,  1.21,  1.20,  1.10 };
 409   // Normalization to maximum
 410   for (ipasa = 0; ipasa < kNpasaAr; ipasa++) {
 411     signalAr[ipasa] /= 68.52;
 412   }
 413   signalAr[0] = 0.0;
 414   signalAr[1] = 0.0;
 415   signalAr[2] = 0.0;
 416   // With undershoot, positive peak corresponds to ~3% of the main signal:
 417   for (ipasa = 3; ipasa < kNpasaAr; ipasa++) {
 418     xtalkAr[ipasa] = 0.2 * (signalAr[ipasa-2] - signalAr[ipasa-3]);
 419   }
 420   xtalkAr[0]  = 0.0;
 421   xtalkAr[1]  = 0.0;
 422   xtalkAr[2]  = 0.0;
 423
 424   if (fTRFsmp) {
 425     delete [] fTRFsmp;
 426   }
 427   fTRFsmp = new Float_t[fTRFbin];
 428
 429   if (fCTsmp)  {
 430     delete [] fCTsmp;
 431   }
 432   fCTsmp  = new Float_t[fTRFbin];
 433
 434   if      (fGasMixture == kXenon) {
 435     if (fTRFbin != kNpasa) {
 436       AliError("Array mismatch (xenon)\n\n");
 437     }
 438   }
 439   else if (fGasMixture == kArgon) {
 440     if (fTRFbin != kNpasaAr) {
 441       AliError("Array mismatch (argon)\n\n");
 442     }
 443   }
 444
 445   for (Int_t iBin = 0; iBin < fTRFbin; iBin++) {
 446     if      (fGasMixture == kXenon) {
 447       fTRFsmp[iBin] = signal[iBin];
 448       fCTsmp[iBin]  = xtalk[iBin];
 449     }
 450     else if (fGasMixture == kArgon) {
 451       fTRFsmp[iBin] = signalAr[iBin];
 452       fCTsmp[iBin]  = xtalkAr[iBin];
 453     }
 454   }
 455
 456 }
 457
 458 //_____________________________________________________________________________
 459 Double_t AliTRDSimParam::TimeResponse(Double_t time) const
 460 {
 461   //
 462   // Applies the preamp shaper time response
 463   // (We assume a signal rise time of 0.2us = fTRFlo/2.
 464   //
 465
 466   Int_t iBin = ((Int_t) ((time - fTRFlo/2.0) / fTRFwid));
 467   if ((iBin >=       0) &&
 468       (iBin <  fTRFbin)) {
 469     return fTRFsmp[iBin];
 470   }
 471   else {
 472     return 0.0;
 473   }
 474
 475 }
 476
 477 //_____________________________________________________________________________
 478 Double_t AliTRDSimParam::CrossTalk(Double_t time) const
 479 {
 480   //
 481   // Applies the pad-pad capacitive cross talk
 482   //
 483
 484   Int_t iBin = ((Int_t) ((time - fTRFlo) / fTRFwid));
 485   if ((iBin >=       0) &&
 486       (iBin <  fTRFbin)) {
 487     return fCTsmp[iBin];
 488   }
 489   else {
 490     return 0.0;
 491   }
 492
 493 }