TRD/AliTRDsim.cxx

   1 #include <stdlib.h>
   2
   3 #include "TH1.h"
   4 #include "TRandom.h"
   5 #include "TMath.h"
   6
   7 #include "AliTRDsim.h"
   8 #include "AliTRDconst.h"
   9
  10 ClassImp(AliTRDsim)
  11
  12
  13 const Float_t kD1 = kPeThick / kRaFoils;
  14 const Float_t kD2 = kRaThick / (kRaFoils + 1);
  15
  16 //Root specials, to be removed
  17
  18 static TH1F *h100, *h101, *h102;
  19
  20 AliTRDsim::AliTRDsim()
  21 {
  22   fNj=200;
  23   fIrst=1;
  24 }
  25
  26 AliTRDsim::AliTRDsim(AliModule* mod, Int_t foil, Int_t gas)
  27 {
  28   Float_t a1, z1, ro1, rad, abs;
  29   Float_t a2, z2, ro2;
  30   char * name[21];
  31   mod->AliGetMaterial(foil, name, a1, z1, ro1, rad, abs);
  32   mod->AliGetMaterial(gas, name, a2, z2, ro2, rad, abs);
  33   fOmega1 = 28.8*TMath::Sqrt(ro1*z1/a1);
  34   fOmega2 = 28.8*TMath::Sqrt(ro2*z2/a2);
  35 }
  36
  37 void AliTRDsim::trd_sim()
  38 {
  39
  40   const Float_t amass[4] = { 5.11e-4,.13957,.4937,.10566 };
  41   const Double_t of[4] = { 20.9,24.4,14.27,26.9 };
  42   const Double_t og[4] = { .28,.7,.74,.74 };
  43   Int_t ifl = 0;
  44   Int_t ig = 1;
  45   Int_t nev = 1000;
  46   Double_t gamma = -10.;
  47
  48   /* Local variables */
  49   static Float_t temp, pres;
  50   static Int_t i, j;
  51   static Float_t o, sigma[200];
  52   static Float_t trEn[10];
  53   static Double_t omega1, omega2;
  54   static Float_t am;
  55   static Int_t np;
  56   static Int_t ipa;
  57
  58   /* ***********************************************************************
  59    */
  60   /*  TRD simulation - multimodule (regular rad.) */
  61   /*     after: M. CASTELLANO et al., */
  62   /*   COMP. PHYS. COMM. 51 (1988) 431 + COMP. PHYS. COMM. 61 (1990) 395 */
  63
  64   /*   17.07.1998 - A.Andronic */
  65   /*   08.12.1998 - simplified version */
  66
  67   ipa = 0;
  68   /* that's electron */
  69   am = amass[ipa];
  70   omega1 = of[ifl];
  71   /* plasma frequency: foil and gap */
  72   omega2 = og[ig - 1];
  73   if (gamma < -1e5) printf("*** Momentum steps !!! ***\n");
  74   if (gamma < 0. && gamma >= -1e5) {
  75     gamma = sqrt(gamma * gamma + am * am) / am;
  76     printf("*** Gamma (electron) = %f\n",gamma);
  77   }
  78   temp = 20.;
  79   pres = 1.;
  80   fBin = 100. /  fNj;
  81   /* binsize */
  82   fL = 1. - fBin / 2.;
  83   fU = fL + 100.;
  84   /*  setting the stage ................................... */
  85   for (j = 0; j < fNj; ++j) {
  86     /* getting the sigma values - for fixed energy values */
  87     o = fBin *  j + 1.;
  88     /* omega in keV */
  89     /* abs. in rad. (1 foi */
  90     sigma[j] = fsigmaRad(ifl, ig, o);
  91   }
  92   printf(" Working...\n");
  93   /*  sampling over some events ........................... */
  94   for (i = 0; i < nev; ++i) {
  95     xtr(gamma, omega1, omega2, ro1, ro2, sigma, np, trEn);
  96     /* TR: n, E */
  97     h101->Fill(np);
  98     /* sample nTR distr. */
  99     for (j = 0; j < np; ++j) {
 100       h102->Fill(trEn[j], 1. / fBin);
 101       /* sample the TR en. distr. */
 102     }
 103   }
 104   /* ------------------------------------------------------------------- */
 105   /*      else  !ns steps */
 106   /*      enddo  !imod */
 107   /* events */
 108   h100->Draw();
 109   h101->Draw();
 110   h102->Draw();
 111 } /* trd_sim__ */
 112
 113 void AliTRDsim::xtr(Double_t gamma, Double_t omega1, Double_t omega2, Double_t ro1,
 114                     Double_t ro2,
 115                      Float_t *sigmaRad, Int_t &np, Float_t *trEn)
 116 {
 117     /* Initialized data */
 118
 119   static Double_t alfa = .0072973;
 120   static Double_t pi = 3.14159265;
 121
 122   /* Local variables */
 123   static Double_t conv, a;
 124   static Int_t i, j;
 125   static Float_t o, w[200], omega;
 126   static Double_t tetan, stemp;
 127   static Float_t om;
 128   static Double_t sk;
 129   static Float_t wn[200];
 130   static Double_t cs1, cs2;
 131   static Double_t ro11, ro22, aux;
 132   static Float_t ntr;
 133   static Double_t sum;
 134
 135   /************************************************************************
 136    ******/
 137   /*   TR: number and energy distr. */
 138
 139   /* Function Body */
 140   sk = kD2 / kD1;
 141   /* -------------- starts with the TR spectrum ------------- */
 142
 143   stemp = 0.;
 144   for (j = 0; j < fNj; ++j) {
 145     /* TR spectrum */
 146     omega = (fBin *  j + 1.) * 1e3;
 147     /* keV->eV */
 148     cs1 = omega1 / omega;
 149     cs2 = omega2 / omega;
 150     ro11 = omega * kD1 * 2.5 * (1. / (gamma * gamma) + cs1*cs1);
 151     ro22 = omega * kD1 * 2.5 * (1. / (gamma * gamma) + cs2*cs2);
 152     sum = 0.;
 153     for (i = 0; i < 10; ++i) {
 154 /* 30 - it matters a bit */
 155       tetan = (pi * 2. *  (i+1) - (ro11 + sk * ro22)) / (sk + 1.);
 156       if (tetan < 0.) {
 157         tetan = 0.;
 158       }
 159       aux = 1. / (ro11 + tetan) - 1. / (ro22 + tetan);
 160       a = tetan * (aux * aux) * (1. - cos(ro11 + tetan));
 161       sum += a;
 162     }
 163     o = omega * .001;
 164     /* eV->keV */
 165     conv = 1. - exp(-kRaFoils * sigmaRad[j]);
 166     w[j] = alfa * 4. / (sigmaRad[j] * (sk + 1.)) * conv * sum;
 167     /* dW/domega */
 168     wn[j] = w[j] / o;
 169     /* dN/domega */
 170     stemp += wn[j];
 171     if (fIrst == 1) {
 172       h100->Fill(o, wn[j]);
 173       /* double precision not accepted */
 174     }
 175   }
 176   /* -------------- done with the spectrum ------------- */
 177   /* j (omega spectrum) */
 178   ntr = stemp * fBin;
 179   /* <nTR> (binsize corr.) */
 180   om = h100->GetMean();
 181   /* <Etr> */
 182   if (fIrst == 1) {
 183     /* prints the production */
 184     printf(" Produced TR - <n>, <E>: %5.2f  %6.2f  KeV\n",ntr,om);
 185     fIrst = 0;
 186   }
 187   /* prob. distr. */
 188   np = gRandom->Poisson(ntr);
 189   /* Np TR photons Poiss distr. from mean */
 190   for (j = 0; j < np; ++j) {
 191     /* TR energy (binsize corr.) */
 192     trEn[j] = hisran(wn, fNj, fL, fBin);
 193     /* their energy */
 194   }
 195 }
 196
 197 Float_t AliTRDsim::fsigmaRad(Float_t ro1, Float_t ro2, Int_t ig, Float_t o)
 198 {
 199
 200   /* Local variables */
 201   static Float_t pres;
 202   static Double_t mumu;
 203   static Int_t j;
 204   static Double_t t;
 205   static Int_t i1, i2;
 206   static Double_t x1;
 207   static Double_t mu1, mu2, deo, omf[36], omg[36], muf[36], mug[36];
 208
 209   static Bool_t first = kTRUE;
 210
 211   /* cccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc */
 212   /*    calculates sigma for radiator - one foil+one gap */
 213
 214   if(first) {
 215     FILE* inp = fopen("po.x","r");
 216     for (j=0;j<36;++j) {
 217       fscanf(inp,"%lf %lf %lf",&omf[j],&muf[j],&mumu);
 218     }
 219     fclose(inp);
 220     inp = fopen("he.x","r");
 221     for (j=0;j<36;++j) {
 222       fscanf(inp,"%lf %lf %lf",&omg[j],&mug[j],&mumu);
 223     }
 224     fclose(inp);
 225     first=kFALSE;
 226   }
 227   /* first */
 228   x1 = o * .001;
 229   /* keV->MeV */
 230   if (x1 >= .001) {
 231     locate(omf, 36, x1, i1, deo);
 232     mu1 = muf[i1] - deo * (muf[i1] - muf[i1+1]) / (omf[i1+1] - omf[i1]);
 233     locate(omg, 36, x1, i2, deo);
 234     mu2 = mug[i2] - deo * (mug[i2] - mug[i2+1]) / (omg[i2+1] - omg[i2]);
 235     t = 273.16;
 236     /* gases at 0 C */
 237     return (mu1*ro1*kD1+mu2*293.16/t * ro2*kD2)/1e4;
 238     /* mu */
 239   } else {
 240     return 1e6;
 241   }
 242 }
 243
 244 Int_t AliTRDsim::locate(Double_t *xv, Int_t n, Double_t xval,
 245                        Int_t &kl, Double_t &dx)
 246 {
 247   /* -------------------------------------------------------------- */
 248   /*  locates a point (xval) in a 1-dim grid (xv(n)) --> iloc,dx,ier */
 249   /* -------------------------------------------------------------- */
 250   /* Function Body */
 251   if (xval >= xv[n-1]) return 1;
 252   if (xval < xv[0]) return -1;
 253   Int_t km,kh=n-1;
 254   kl=0;
 255   while(kh-kl>1) if(xval<xv[km=(kl+kh)/2]) kh=km; else kl=km;
 256   if(xval<xv[kl] || xval > xv[kl+1] || kl >= n-1) {
 257     printf("locate failed xv[%d] %f xval %f xv[%d] %f!!!\n",
 258            kl,xv[kl],xval,kl+1,xv[kl+1]);
 259     exit(1);
 260   }
 261   dx=xval-xv[kl];
 262   return 0;
 263 }
 264
 265 Float_t AliTRDsim::hisran(Float_t *y, Int_t n, Float_t xlo, Float_t xwid)
 266 {
 267     /* Local variables */
 268     Float_t yinv, ytot=0;
 269     Int_t i;
 270     Float_t yr;
 271
 272 /*         SUBROUTINE TO GENERATE RANDOM NUMBERS */
 273 /*         ACCORDING TO AN EMPIRICAL DISTRIBUTION */
 274 /*         SUPPLIED BY THE USER IN THE FORM OF A HISTOGRAM */
 275 /*         F. JAMES,    MAY, 1976 */
 276
 277     if (y[n-1] != 1.) {
 278
 279 /*         INITIALIZE HISTOGRAM TO FORM CUMULATIVE DISTRIBUTION */
 280
 281       ytot = 0.;
 282       for (i = 0; i < n; ++i) {
 283         if (y[i] < 0.) {
 284           printf("hisran: found value y[%d] = %f\n",i,y[i]);
 285           exit(1);
 286         }
 287         ytot += y[i];
 288         y[i] = ytot;
 289       }
 290       if (ytot <= 0.) {
 291         printf("hisran: total probability %f < 0\n",ytot);
 292         exit(1);
 293       }
 294       yinv = 1. / ytot;
 295       for (i = 0; i < n-1; ++i) {
 296         y[i] *= yinv;
 297       }
 298       y[n-1] = 1.;
 299     }
 300 /*         NOW GENERATE RANDOM NUMBER BETWEEN 0 AND ONE */
 301     yr = gRandom->Rndm();
 302 /*         AND TRANSFORM IT INTO THE CORRESPONDING X-VALUE */
 303     if(yr<=y[0]) return xlo + xwid * (yr / y[0]);
 304     else {
 305       Int_t km,kl=0,kh=n-1;
 306       while(kh-kl>1) if(yr<y[km=(kl+kh)/2]) kh=km; else kl=km;
 307       return xlo + xwid * (kl + (yr - y[kl]) / (y[kl + 1] - y[kl]));
 308     }
 309 }
 310