TRD/AliTRDv1.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 //  Transition Radiation Detector version 1 -- slow simulator             //
  21 //                                                                        //
  22 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  23
  24 #include <stdlib.h>
  25
  26 #include <TF1.h>
  27 #include <TLorentzVector.h>
  28 #include <TMath.h>
  29 #include <TRandom.h>
  30 #include <TVector.h>
  31 #include <TVirtualMC.h>
  32 #include <TGeoManager.h>
  33
  34 #include "AliConst.h"
  35 #include "AliLog.h"
  36 #include "AliMC.h"
  37 #include "AliRun.h"
  38
  39 #include "AliTRDgeometry.h"
  40 #include "AliTRDhit.h"
  41 #include "AliTRDsim.h"
  42 #include "AliTRDv1.h"
  43
  44 ClassImp(AliTRDv1)
  45
  46 //_____________________________________________________________________________
  47 AliTRDv1::AliTRDv1()
  48   :AliTRD()
  49   ,fTRon(kFALSE)
  50   ,fTR(NULL)
  51   ,fTypeOfStepManager(0)
  52   ,fStepSize(0)
  53   ,fDeltaE(NULL)
  54   ,fDeltaG(NULL)
  55   ,fTrackLength0(0)
  56   ,fPrimaryTrackPid(0)
  57 {
  58   //
  59   // Default constructor
  60   //
  61
  62 }
  63
  64 //_____________________________________________________________________________
  65 AliTRDv1::AliTRDv1(const char *name, const char *title)
  66   :AliTRD(name,title)
  67   ,fTRon(kTRUE)
  68   ,fTR(NULL)
  69   ,fTypeOfStepManager(2)
  70   ,fStepSize(0.1)
  71   ,fDeltaE(NULL)
  72   ,fDeltaG(NULL)
  73   ,fTrackLength0(0)
  74   ,fPrimaryTrackPid(0)
  75 {
  76   //
  77   // Standard constructor for Transition Radiation Detector version 1
  78   //
  79
  80   SetBufferSize(128000);
  81
  82 }
  83
  84 //_____________________________________________________________________________
  85 AliTRDv1::~AliTRDv1()
  86 {
  87   //
  88   // AliTRDv1 destructor
  89   //
  90
  91   if (fDeltaE) {
  92     delete fDeltaE;
  93     fDeltaE = 0;
  94   }
  95
  96   if (fDeltaG) {
  97     delete fDeltaG;
  98     fDeltaG = 0;
  99   }
 100
 101   if (fTR) {
 102     delete fTR;
 103     fTR     = 0;
 104   }
 105
 106 }
 107
 108 //_____________________________________________________________________________
 109 void AliTRDv1::AddAlignableVolumes() const
 110 {
 111   //
 112   // Create entries for alignable volumes associating the symbolic volume
 113   // name with the corresponding volume path. Needs to be syncronized with
 114   // eventual changes in the geometry.
 115   //
 116
 117   TString volPath;
 118   TString symName;
 119
 120   TString vpStr  = "ALIC_1/B077_1/BSEGMO";
 121   TString vpApp1 = "_1/BTRD";
 122   TString vpApp2 = "_1";
 123   TString vpApp3 = "/UTR1_1/UTS1_1/UTI1_1/UT";
 124
 125   TString snStr  = "TRD/sm";
 126   TString snApp1 = "/st";
 127   TString snApp2 = "/pl";
 128
 129   //
 130   // The super modules
 131   // The symbolic names are: TRD/sm00
 132   //                           ...
 133   //                         TRD/sm17
 134   //
 135   for (Int_t isect = 0; isect < AliTRDgeometry::Nsect(); isect++) {
 136
 137     volPath  = vpStr;
 138     volPath += isect;
 139     volPath += vpApp1;
 140     volPath += isect;
 141     volPath += vpApp2;
 142
 143     symName  = snStr;
 144     symName += Form("%02d",isect);
 145
 146     gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data());
 147
 148   }
 149
 150   //
 151   // The readout chambers
 152   // The symbolic names are: TRD/sm00/st0/pl0
 153   //                           ...
 154   //                         TRD/sm17/st4/pl5
 155   //
 156   for (Int_t isect = 0; isect < AliTRDgeometry::Nsect(); isect++) {
 157     for (Int_t icham = 0; icham < AliTRDgeometry::Ncham(); icham++) {
 158       for (Int_t iplan = 0; iplan < AliTRDgeometry::Nplan(); iplan++) {
 159
 160         Int_t idet = AliTRDgeometry::GetDetectorSec(iplan,icham);
 161
 162         volPath  = vpStr;
 163         volPath += isect;
 164         volPath += vpApp1;
 165         volPath += isect;
 166         volPath += vpApp2;
 167         volPath += vpApp3;
 168         volPath += Form("%02d",idet);
 169         volPath += vpApp2;
 170
 171         symName  = snStr;
 172         symName += Form("%02d",isect);
 173         symName += snApp1;
 174         symName += icham;
 175         symName += snApp2;
 176         symName += iplan;
 177
 178         gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data());
 179
 180       }
 181     }
 182   }
 183
 184 }
 185
 186 //_____________________________________________________________________________
 187 void AliTRDv1::CreateGeometry()
 188 {
 189   //
 190   // Create the GEANT geometry for the Transition Radiation Detector - Version 1
 191   // This version covers the full azimuth.
 192   //
 193
 194   // Check that FRAME is there otherwise we have no place where to put the TRD
 195   AliModule* frame = gAlice->GetModule("FRAME");
 196   if (!frame) {
 197     AliError("TRD needs FRAME to be present\n");
 198     return;
 199   }
 200
 201   // Define the chambers
 202   AliTRD::CreateGeometry();
 203
 204 }
 205
 206 //_____________________________________________________________________________
 207 void AliTRDv1::CreateMaterials()
 208 {
 209   //
 210   // Create materials for the Transition Radiation Detector version 1
 211   //
 212
 213   AliTRD::CreateMaterials();
 214
 215 }
 216
 217 //_____________________________________________________________________________
 218 void AliTRDv1::CreateTRhit(Int_t det)
 219 {
 220   //
 221   // Creates an electron cluster from a TR photon.
 222   // The photon is assumed to be created a the end of the radiator. The
 223   // distance after which it deposits its energy takes into account the
 224   // absorbtion of the entrance window and of the gas mixture in drift
 225   // volume.
 226   //
 227
 228   // Ionization energy
 229   const Float_t kWion        = 23.53;
 230
 231   // Maximum number of TR photons per track
 232   const Int_t   kNTR         = 50;
 233
 234   TLorentzVector mom;
 235   TLorentzVector pos;
 236
 237   Float_t eTR[kNTR];
 238   Int_t   nTR;
 239
 240   // Create TR photons
 241   gMC->TrackMomentum(mom);
 242   Float_t pTot = mom.Rho();
 243   fTR->CreatePhotons(11,pTot,nTR,eTR);
 244   if (nTR > kNTR) {
 245     AliFatal(Form("Boundary error: nTR = %d, kNTR = %d",nTR,kNTR));
 246   }
 247
 248   // Loop through the TR photons
 249   for (Int_t iTR = 0; iTR < nTR; iTR++) {
 250
 251     Float_t energyMeV = eTR[iTR] * 0.001;
 252     Float_t energyeV  = eTR[iTR] * 1000.0;
 253     Float_t absLength = 0.0;
 254     Float_t sigma     = 0.0;
 255
 256     // Take the absorbtion in the entrance window into account
 257     Double_t muMy = fTR->GetMuMy(energyMeV);
 258     sigma         = muMy * fFoilDensity;
 259     if (sigma > 0.0) {
 260       absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
 261       if (absLength < AliTRDgeometry::MyThick()) {
 262         continue;
 263       }
 264     }
 265     else {
 266       continue;
 267     }
 268
 269     // The absorbtion cross sections in the drift gas
 270     // Gas-mixture (Xe/CO2)
 271     Double_t muXe = fTR->GetMuXe(energyMeV);
 272     Double_t muCO = fTR->GetMuCO(energyMeV);
 273     sigma = (0.85 * muXe + 0.15 * muCO) * fGasDensity * fTR->GetTemp();
 274
 275     // The distance after which the energy of the TR photon
 276     // is deposited.
 277     if (sigma > 0.0) {
 278       absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
 279       if (absLength > (AliTRDgeometry::DrThick()
 280                      + AliTRDgeometry::AmThick())) {
 281         continue;
 282       }
 283     }
 284     else {
 285       continue;
 286     }
 287
 288     // The position of the absorbtion
 289     Float_t posHit[3];
 290     gMC->TrackPosition(pos);
 291     posHit[0] = pos[0] + mom[0] / pTot * absLength;
 292     posHit[1] = pos[1] + mom[1] / pTot * absLength;
 293     posHit[2] = pos[2] + mom[2] / pTot * absLength;
 294
 295     // Create the charge
 296     Int_t q = ((Int_t) (energyeV / kWion));
 297
 298     // Add the hit to the array. TR photon hits are marked
 299     // by negative charge
 300     // The hit time is needed for pile-up events
 301     AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 302           ,det
 303           ,posHit
 304           ,-q
 305           ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 306           ,kTRUE);
 307
 308   }
 309
 310 }
 311
 312 //_____________________________________________________________________________
 313 void AliTRDv1::Init()
 314 {
 315   //
 316   // Initialise Transition Radiation Detector after geometry has been built.
 317   //
 318
 319   AliTRD::Init();
 320
 321   AliDebug(1,"Slow simulator\n");
 322
 323   // Switch on TR simulation as default
 324   if (!fTRon) {
 325     AliInfo("TR simulation off");
 326   }
 327   else {
 328     fTR = new AliTRDsim();
 329   }
 330
 331   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 332   const Float_t kPoti = 12.1;
 333   // Maximum energy (50 keV);
 334   const Float_t kEend = 50000.0;
 335   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 336   Float_t poti        = TMath::Log(kPoti);
 337   Float_t eEnd        = TMath::Log(kEend);
 338
 339   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 340   fDeltaE = new TF1("deltae" ,Ermilova ,poti,eEnd,0);
 341
 342   // Geant3 distribution for the delta-ray spectrum
 343   fDeltaG = new TF1("deltag",IntSpecGeant,2.421257,28.536469,0);
 344
 345   AliDebug(1,"+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++");
 346
 347 }
 348
 349 //_____________________________________________________________________________
 350 void AliTRDv1::StepManager()
 351 {
 352   //
 353   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 354   // along its path across the drift volume.
 355   //
 356
 357   switch (fTypeOfStepManager) {
 358    case 0:
 359     StepManagerErmilova();
 360     break;
 361    case 1:
 362     StepManagerGeant();
 363     break;
 364    case 2:
 365     StepManagerFixedStep();
 366     break;
 367    default:
 368     AliWarning("Not a valid Step Manager.");
 369   }
 370
 371 }
 372
 373 //_____________________________________________________________________________
 374 void AliTRDv1::SelectStepManager(Int_t t)
 375 {
 376   //
 377   // Selects a step manager type:
 378   //   0 - Ermilova
 379   //   1 - Geant3
 380   //   2 - Fixed step size
 381   //
 382
 383   fTypeOfStepManager = t;
 384   AliInfo(Form("Step Manager type %d was selected",fTypeOfStepManager));
 385
 386 }
 387
 388 //_____________________________________________________________________________
 389 void AliTRDv1::StepManagerGeant()
 390 {
 391   //
 392   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 393   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 394   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 395   // a spectrum taken from Geant3.
 396   //
 397   // Version by A. Bercuci
 398   //
 399
 400   Int_t    pla = 0;
 401   Int_t    cha = 0;
 402   Int_t    sec = 0;
 403   Int_t    det = 0;
 404   Int_t    iPdg;
 405   Int_t    qTot;
 406
 407   Float_t  hits[3];
 408   Float_t  charge;
 409   Float_t  aMass;
 410
 411   Double_t pTot     = 0;
 412   Double_t eDelta;
 413   Double_t betaGamma;
 414   Double_t pp;
 415   Double_t stepSize = 0;
 416
 417   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 418   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 419
 420   TString  cIdPath;
 421   Char_t   cIdSector[3];
 422            cIdSector[2]  = 0;
 423
 424   TString  cIdCurrent;
 425   TString  cIdSensDr = "J";
 426   TString  cIdSensAm = "K";
 427   Char_t   cIdChamber[3];
 428            cIdChamber[2] = 0;
 429
 430   TLorentzVector pos;
 431   TLorentzVector mom;
 432
 433   TArrayI        processes;
 434
 435   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
 436   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
 437   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
 438
 439   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
 440   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
 441   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g
 442
 443   // Minimum energy for the step size adjustment
 444   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
 445   // energy threshold for production of delta electrons
 446   const Float_t  kECut        = 1.0e4;
 447   // Parameters entering the parametrized range for delta electrons
 448   const Float_t  kRa          = 5.37e-4;
 449   const Float_t  kRb          = 0.9815;
 450   const Float_t  kRc          = 3.123e-3;
 451   // Gas density -> To be made user adjustable !
 452   // [0.85*0.00549+0.15*0.00186 (Xe-CO2 85-15)]
 453   const Float_t  kRho         = 0.004945 ;
 454
 455   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 456   // The averaged value (26/3/99)
 457   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
 458   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 459   const Float_t  kPrim        = 19.34;
 460   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 461   const Float_t  kPoti        = 12.1;
 462   // PDG code electron
 463   const Int_t    kPdgElectron = 11;
 464
 465   // Set the maximum step size to a very large number for all
 466   // neutral particles and those outside the driftvolume
 467   gMC->SetMaxStep(kBig);
 468
 469   // Use only charged tracks
 470   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 471       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 472
 473     // Inside a sensitive volume?
 474     drRegion = kFALSE;
 475     amRegion = kFALSE;
 476     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 477     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 478       drRegion = kTRUE;
 479     }
 480     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 481       amRegion = kTRUE;
 482     }
 483     if (drRegion || amRegion) {
 484
 485       // The hit coordinates and charge
 486       gMC->TrackPosition(pos);
 487       hits[0] = pos[0];
 488       hits[1] = pos[1];
 489       hits[2] = pos[2];
 490
 491       // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
 492       cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
 493       cIdSector[0] = cIdPath[21];
 494       cIdSector[1] = cIdPath[22];
 495       sec = atoi(cIdSector);
 496
 497       // The plane and chamber number
 498       cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
 499       cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
 500       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
 501       cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
 502       pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
 503
 504       // The detector number
 505       det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 506
 507       // Special hits only in the drift region
 508       if      ((drRegion) &&
 509                (gMC->IsTrackEntering())) {
 510
 511         // Create a track reference at the entrance of each
 512         // chamber that contains the momentum components of the particle
 513         gMC->TrackMomentum(mom);
 514         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 515
 516         // Create the hits from TR photons if electron/positron is
 517         // entering the drift volume
 518         if ((fTR) &&
 519             (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
 520           CreateTRhit(det);
 521         }
 522
 523       }
 524       else if ((amRegion) &&
 525                (gMC->IsTrackExiting())) {
 526
 527         // Create a track reference at the exit of each
 528         // chamber that contains the momentum components of the particle
 529         gMC->TrackMomentum(mom);
 530         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 531
 532       }
 533
 534       // Calculate the energy of the delta-electrons
 535       // modified by Alex Bercuci (A.Bercuci@gsi.de) on 26.01.06
 536       // take into account correlation with the underlying GEANT tracking
 537       // mechanism. see
 538       // http://www-linux.gsi.de/~abercuci/Contributions/TRD/index.html
 539       //
 540       // determine the most significant process (last on the processes list)
 541       // which caused this hit
 542       gMC->StepProcesses(processes);
 543       Int_t nofprocesses = processes.GetSize();
 544       Int_t pid;
 545       if (!nofprocesses) {
 546         pid = 0;
 547       }
 548       else {
 549         pid =   processes[nofprocesses-1];
 550       }
 551
 552       // Generate Edep according to GEANT parametrisation
 553       eDelta = TMath::Exp(fDeltaG->GetRandom()) - kPoti;
 554       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 555       Float_t prRange = 0.0;
 556       Float_t range   = gMC->TrackLength() - fTrackLength0;
 557       // merge GEANT tracker information with locally cooked one
 558       if (gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber() == fPrimaryTrackPid) {
 559         if      (pid == 27) {
 560           if (eDelta >= kECut) {
 561             prRange = kRa * eDelta * 0.001
 562                     * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
 563             if (prRange >= (3.7 - range)) {
 564               eDelta *= 0.1;
 565             }
 566           }
 567         }
 568         else if (pid ==  1) {
 569           if (eDelta <  kECut) {
 570             eDelta *= 0.5;
 571           }
 572           else {
 573             prRange = kRa * eDelta * 0.001
 574                     * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
 575             if (prRange >= ((AliTRDgeometry::DrThick()
 576                            + AliTRDgeometry::AmThick()) - range)) {
 577               eDelta *= 0.05;
 578             }
 579             else {
 580               eDelta *= 0.5;
 581             }
 582           }
 583         }
 584         else {
 585           eDelta = 0.0;
 586         }
 587       }
 588       else {
 589         eDelta = 0.0;
 590       }
 591
 592       // Generate the electron cluster size
 593       if (eDelta > 0.0) {
 594
 595         qTot = ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
 596
 597         // Create a new dEdx hit
 598         // The hit time is needed for pile-up events
 599         AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 600               ,det
 601               ,hits
 602               ,qTot
 603               ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 604               ,drRegion);
 605
 606       }
 607
 608       // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 609       // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
 610       aMass = gMC->TrackMass();
 611       if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
 612
 613         // The energy loss according to Bethe Bloch
 614         iPdg = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
 615         if ((iPdg != kPdgElectron) ||
 616             ((iPdg == kPdgElectron) &&
 617              (pTot  < kPTotMaxEl))) {
 618           gMC->TrackMomentum(mom);
 619           pTot      = mom.Rho();
 620           betaGamma = pTot / aMass;
 621           pp        = BetheBlochGeant(betaGamma);
 622           // Take charge > 1 into account
 623           charge     = gMC->TrackCharge();
 624           if (TMath::Abs(charge) > 1) {
 625             pp = pp * charge*charge;
 626           }
 627         }
 628         else {
 629           // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 630           pp = kPrim * kPlateau;
 631         }
 632
 633         Int_t nsteps = 0;
 634         do {
 635           nsteps = gRandom->Poisson(pp);
 636         } while(!nsteps);
 637         stepSize = 1.0 / nsteps;
 638         gMC->SetMaxStep(stepSize);
 639
 640       }
 641
 642     }
 643
 644   }
 645
 646 }
 647
 648 //_____________________________________________________________________________
 649 void AliTRDv1::StepManagerErmilova()
 650 {
 651   //
 652   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 653   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 654   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 655   // a spectrum taken from Ermilova et al.
 656   //
 657
 658   Int_t    pla = 0;
 659   Int_t    cha = 0;
 660   Int_t    sec = 0;
 661   Int_t    det = 0;
 662   Int_t    iPdg;
 663   Int_t    qTot;
 664
 665   Float_t  hits[3];
 666   Double_t random[1];
 667   Float_t  charge;
 668   Float_t  aMass;
 669
 670   Double_t pTot     = 0.0;
 671   Double_t eDelta;
 672   Double_t betaGamma;
 673   Double_t pp;
 674   Double_t stepSize;
 675
 676   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 677   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 678
 679   TString  cIdPath;
 680   Char_t   cIdSector[3];
 681            cIdSector[2]  = 0;
 682
 683   TString  cIdCurrent;
 684   TString  cIdSensDr = "J";
 685   TString  cIdSensAm = "K";
 686   Char_t   cIdChamber[3];
 687            cIdChamber[2] = 0;
 688
 689   TLorentzVector pos;
 690   TLorentzVector mom;
 691
 692   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
 693   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
 694   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
 695
 696   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
 697   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
 698   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g
 699
 700   // Minimum energy for the step size adjustment
 701   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
 702
 703   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 704   // The averaged value (26/3/99)
 705   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
 706   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 707   const Float_t  kPrim        = 48.0;
 708   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 709   const Float_t  kPoti        = 12.1;
 710   // PDG code electron
 711   const Int_t    kPdgElectron = 11;
 712
 713   // Set the maximum step size to a very large number for all
 714   // neutral particles and those outside the driftvolume
 715   gMC->SetMaxStep(kBig);
 716
 717   // Use only charged tracks
 718   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 719       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 720
 721     // Inside a sensitive volume?
 722     drRegion = kFALSE;
 723     amRegion = kFALSE;
 724     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 725     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 726       drRegion = kTRUE;
 727     }
 728     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 729       amRegion = kTRUE;
 730     }
 731     if (drRegion || amRegion) {
 732
 733       // The hit coordinates and charge
 734       gMC->TrackPosition(pos);
 735       hits[0] = pos[0];
 736       hits[1] = pos[1];
 737       hits[2] = pos[2];
 738
 739       // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
 740       cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
 741       cIdSector[0] = cIdPath[21];
 742       cIdSector[1] = cIdPath[22];
 743       sec = atoi(cIdSector);
 744
 745       // The plane and chamber number
 746       cIdChamber[0] = cIdCurrent[2];
 747       cIdChamber[1] = cIdCurrent[3];
 748       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
 749       cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
 750       pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
 751
 752       // The detector number
 753       det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 754
 755       // Special hits only in the drift region
 756       if      ((drRegion) &&
 757                (gMC->IsTrackEntering())) {
 758
 759         // Create a track reference at the entrance of each
 760         // chamber that contains the momentum components of the particle
 761         gMC->TrackMomentum(mom);
 762         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 763
 764         // Create the hits from TR photons if electron/positron is
 765         // entering the drift volume
 766         if ((fTR) &&
 767             (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
 768           CreateTRhit(det);
 769         }
 770
 771       }
 772       else if ((amRegion) &&
 773                (gMC->IsTrackExiting())) {
 774
 775         // Create a track reference at the exit of each
 776         // chamber that contains the momentum components of the particle
 777         gMC->TrackMomentum(mom);
 778         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 779
 780       }
 781
 782       // Calculate the energy of the delta-electrons
 783       eDelta = TMath::Exp(fDeltaE->GetRandom()) - kPoti;
 784       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 785
 786       // Generate the electron cluster size
 787       if (eDelta > 0.0) {
 788
 789         qTot = ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
 790
 791         // Create a new dEdx hit
 792         // The hit time is needed for pile-up events
 793         if (drRegion) {
 794           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 795                 ,det
 796                 ,hits
 797                 ,qTot
 798                 ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 799                 ,kTRUE);
 800         }
 801         else {
 802           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 803                 ,det
 804                 ,hits
 805                 ,qTot
 806                 ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 807                 ,kFALSE);
 808         }
 809
 810       }
 811
 812       // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 813       // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
 814       aMass = gMC->TrackMass();
 815       if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
 816
 817         // The energy loss according to Bethe Bloch
 818         iPdg  = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
 819         if ((iPdg != kPdgElectron) ||
 820             ((iPdg == kPdgElectron) &&
 821              (pTot  < kPTotMaxEl))) {
 822           gMC->TrackMomentum(mom);
 823           pTot      = mom.Rho();
 824           betaGamma = pTot / aMass;
 825           pp        = kPrim * BetheBloch(betaGamma);
 826           // Take charge > 1 into account
 827           charge = gMC->TrackCharge();
 828           if (TMath::Abs(charge) > 1) {
 829             pp = pp * charge*charge;
 830           }
 831         }
 832         else {
 833           // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 834           pp = kPrim * kPlateau;
 835         }
 836
 837         if (pp > 0.0) {
 838           do {
 839             gMC->GetRandom()->RndmArray(1,random);
 840           }
 841           while ((random[0] == 1.0) ||
 842                  (random[0] == 0.0));
 843           stepSize = - TMath::Log(random[0]) / pp;
 844           gMC->SetMaxStep(stepSize);
 845         }
 846
 847       }
 848
 849     }
 850
 851   }
 852
 853 }
 854
 855 //_____________________________________________________________________________
 856 void AliTRDv1::StepManagerFixedStep()
 857 {
 858   //
 859   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 860   // along its path across the drift volume. The step size is fixed in
 861   // this version of the step manager.
 862   //
 863
 864   // PDG code electron
 865   const Int_t   kPdgElectron = 11;
 866
 867   Int_t    pla = 0;
 868   Int_t    cha = 0;
 869   Int_t    sec = 0;
 870   Int_t    det = 0;
 871   Int_t    qTot;
 872
 873   Float_t  hits[3];
 874   Double_t eDep;
 875
 876   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 877   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 878
 879   TString  cIdPath;
 880   Char_t   cIdSector[3];
 881            cIdSector[2]  = 0;
 882
 883   TString  cIdCurrent;
 884   TString  cIdSensDr = "J";
 885   TString  cIdSensAm = "K";
 886   Char_t   cIdChamber[3];
 887            cIdChamber[2] = 0;
 888
 889   TLorentzVector pos;
 890   TLorentzVector mom;
 891
 892   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
 893   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
 894   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
 895
 896   const Double_t kBig         = 1.0e+12;
 897
 898   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
 899   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;  // Minimum energy for the step size adjustment
 900
 901   // Set the maximum step size to a very large number for all
 902   // neutral particles and those outside the driftvolume
 903   gMC->SetMaxStep(kBig);
 904
 905   // If not charged track or already stopped or disappeared, just return.
 906   if ((!gMC->TrackCharge()) ||
 907         gMC->IsTrackDisappeared()) {
 908     return;
 909   }
 910
 911   // Inside a sensitive volume?
 912   cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 913
 914   if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 915     drRegion = kTRUE;
 916   }
 917   if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 918     amRegion = kTRUE;
 919   }
 920
 921   if ((!drRegion) &&
 922       (!amRegion)) {
 923     return;
 924   }
 925
 926   // The hit coordinates and charge
 927   gMC->TrackPosition(pos);
 928   hits[0] = pos[0];
 929   hits[1] = pos[1];
 930   hits[2] = pos[2];
 931
 932   // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
 933   cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
 934   cIdSector[0] = cIdPath[21];
 935   cIdSector[1] = cIdPath[22];
 936   sec = atoi(cIdSector);
 937
 938   // The plane and chamber number
 939   cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
 940   cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
 941   Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
 942   cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
 943   pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
 944
 945   // The detector number
 946   det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 947
 948   // 0:InFlight 1:Entering 2:Exiting
 949   Int_t trkStat = 0;
 950
 951   // Special hits only in the drift region
 952   if      ((drRegion) &&
 953            (gMC->IsTrackEntering())) {
 954
 955     // Create a track reference at the entrance of each
 956     // chamber that contains the momentum components of the particle
 957     gMC->TrackMomentum(mom);
 958     AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 959     trkStat = 1;
 960
 961     // Create the hits from TR photons if electron/positron is
 962     // entering the drift volume
 963     if ((fTR) &&
 964         (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
 965       CreateTRhit(det);
 966     }
 967
 968   }
 969   else if ((amRegion) &&
 970            (gMC->IsTrackExiting())) {
 971
 972     // Create a track reference at the exit of each
 973     // chamber that contains the momentum components of the particle
 974     gMC->TrackMomentum(mom);
 975     AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 976     trkStat = 2;
 977
 978   }
 979
 980   // Calculate the charge according to GEANT Edep
 981   // Create a new dEdx hit
 982   // The hit time is needed for pile-up events
 983   eDep = TMath::Max(gMC->Edep(),0.0) * 1.0e+09;
 984   qTot = (Int_t) (eDep / kWion);
 985   if ((qTot) ||
 986       (trkStat)) {
 987     AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 988           ,det
 989           ,hits
 990           ,qTot
 991           ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 992           ,drRegion);
 993   }
 994
 995   // Set Maximum Step Size
 996   // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
 997   if ((gMC->Etot() - gMC->TrackMass()) < kEkinMinStep) {
 998     return;
 999   }
1000   gMC->SetMaxStep(fStepSize);
1001
1002 }
1003
1004 //_____________________________________________________________________________
1005 Double_t AliTRDv1::BetheBloch(Double_t bg)
1006 {
1007   //
1008   // Parametrization of the Bethe-Bloch-curve
1009   // The parametrization is the same as for the TPC and is taken from Lehrhaus.
1010   //
1011
1012   // This parameters have been adjusted to averaged values from GEANT
1013   const Double_t kP1    = 7.17960e-02;
1014   const Double_t kP2    = 8.54196;
1015   const Double_t kP3    = 1.38065e-06;
1016   const Double_t kP4    = 5.30972;
1017   const Double_t kP5    = 2.83798;
1018
1019   // Lower cutoff of the Bethe-Bloch-curve to limit step sizes
1020   const Double_t kBgMin = 0.8;
1021   const Double_t kBBMax = 6.83298;
1022
1023   if (bg > kBgMin) {
1024     Double_t yy = bg / TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1025     Double_t aa = TMath::Power(yy,kP4);
1026     Double_t bb = TMath::Power((1.0/bg),kP5);
1027              bb = TMath::Log(kP3 + bb);
1028     return ((kP2 - aa - bb) * kP1 / aa);
1029   }
1030   else {
1031     return kBBMax;
1032   }
1033
1034 }
1035
1036 //_____________________________________________________________________________
1037 Double_t AliTRDv1::BetheBlochGeant(Double_t bg)
1038 {
1039   //
1040   // Return dN/dx (number of primary collisions per centimeter)
1041   // for given beta*gamma factor.
1042   //
1043   // Implemented by K.Oyama according to GEANT 3 parametrization shown in
1044   // A.Andronic's webpage: http://www-alice.gsi.de/trd/papers/dedx/dedx.html
1045   // This must be used as a set with IntSpecGeant.
1046   //
1047
1048   Int_t    i = 0;
1049
1050   Double_t arrG[20]  = {     1.100000,     1.200000,     1.300000,     1.500000
1051                        ,     1.800000,     2.000000,     2.500000,     3.000000
1052                        ,     4.000000,     7.000000,    10.000000,    20.000000
1053                        ,    40.000000,    70.000000,   100.000000,   300.000000
1054                        ,   600.000000,  1000.000000,  3000.000000, 10000.000000 };
1055
1056   Double_t arrNC[20] = {    75.009056,    45.508083,    35.299252,    27.116327
1057                        ,    22.734999,    21.411915,    19.934095,    19.449375
1058                        ,    19.344431,    20.185553,    21.027925,    22.912676
1059                        ,    24.933352,    26.504053,    27.387468,    29.566597
1060                        ,    30.353779,    30.787134,    31.129285,    31.157350 };
1061
1062   // Betagamma to gamma
1063   Double_t g = TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1064
1065   // Find the index just before the point we need.
1066   for (i = 0; i < 18; i++) {
1067     if ((arrG[i]   < g) &&
1068         (arrG[i+1] > g)) {
1069       break;
1070     }
1071   }
1072
1073   // Simple interpolation.
1074   Double_t pp = ((arrNC[i+1] - arrNC[i]) / (arrG[i+1]  - arrG[i]))
1075               * (g - arrG[i]) + arrNC[i];
1076
1077   return pp;
1078
1079 }
1080
1081 //_____________________________________________________________________________
1082 Double_t Ermilova(Double_t *x, Double_t *)
1083 {
1084   //
1085   // Calculates the delta-ray energy distribution according to Ermilova.
1086   // Logarithmic scale !
1087   //
1088
1089   Double_t energy;
1090   Double_t dpos;
1091   Double_t dnde;
1092
1093   Int_t    pos1;
1094   Int_t    pos2;
1095
1096   const Int_t kNv = 31;
1097
1098   Float_t vxe[kNv] = {  2.3026,  2.9957,  3.4012,  3.6889,  3.9120
1099                      ,  4.0943,  4.2485,  4.3820,  4.4998,  4.6052
1100                      ,  4.7005,  5.0752,  5.2983,  5.7038,  5.9915
1101                      ,  6.2146,  6.5221,  6.9078,  7.3132,  7.6009
1102                      ,  8.0064,  8.5172,  8.6995,  8.9872,  9.2103
1103                      ,  9.4727,  9.9035, 10.3735, 10.5966, 10.8198
1104                      , 11.5129 };
1105
1106   Float_t vye[kNv] = { 80.0,    31.0,    23.3,    21.1,    21.0
1107                      , 20.9,    20.8,    20.0,    16.0,    11.0
1108                      ,  8.0,     6.0,     5.2,     4.6,     4.0
1109                      ,  3.5,     3.0,     1.4,     0.67,    0.44
1110                      ,  0.3,     0.18,    0.12,    0.08,    0.056
1111                      ,  0.04,    0.023,   0.015,   0.011,    0.01
1112                      ,  0.004  };
1113
1114   energy = x[0];
1115
1116   // Find the position
1117   pos1 = 0;
1118   pos2 = 0;
1119   dpos = 0;
1120   do {
1121     dpos = energy - vxe[pos2++];
1122   }
1123   while (dpos > 0);
1124   pos2--;
1125   if (pos2 > kNv) {
1126     pos2 = kNv - 1;
1127   }
1128   pos1 = pos2 - 1;
1129
1130   // Differentiate between the sampling points
1131   dnde = (vye[pos1] - vye[pos2]) / (vxe[pos2] - vxe[pos1]);
1132
1133   return dnde;
1134
1135 }
1136
1137 //_____________________________________________________________________________
1138 Double_t IntSpecGeant(Double_t *x, Double_t *)
1139 {
1140   //
1141   // Integrated spectrum from Geant3
1142   //
1143
1144   const Int_t npts = 83;
1145   Double_t arre[npts]    = {  2.421257,     2.483278,    2.534301,     2.592230
1146                            ,  2.672067,     2.813299,    3.015059,     3.216819
1147                            ,  3.418579,     3.620338,    3.868209,     3.920198
1148                            ,  3.978284,     4.063923,    4.186264,     4.308605
1149                            ,  4.430946,     4.553288,    4.724261,     4.837736
1150                            ,  4.999842,     5.161949,    5.324056,     5.486163
1151                            ,  5.679688,     5.752998,    5.857728,     5.962457
1152                            ,  6.067185,     6.171914,    6.315653,     6.393674
1153                            ,  6.471694,     6.539689,    6.597658,     6.655627
1154                            ,  6.710957,     6.763648,    6.816338,     6.876198
1155                            ,  6.943227,     7.010257,    7.106285,     7.252151
1156                            ,  7.460531,     7.668911,    7.877290,     8.085670
1157                            ,  8.302979,     8.353585,    8.413120,     8.483500
1158                            ,  8.541030,     8.592857,    8.668865,     8.820485
1159                            ,  9.037086,     9.253686,    9.470286,     9.686887
1160                            ,  9.930838,     9.994655,   10.085822,    10.176990
1161                            , 10.268158,    10.359325,   10.503614,    10.627565
1162                            , 10.804637,    10.981709,   11.158781,    11.335854
1163                            , 11.593397,    11.781165,   12.049404,    12.317644
1164                            , 12.585884,    12.854123,   14.278421,    16.975889
1165                            , 20.829416,    24.682943,   28.536469 };
1166
1167   Double_t arrdnde[npts] = { 10.960000,    10.960000,   10.359500,     9.811340
1168                            ,  9.1601500,    8.206670,    6.919630,     5.655430
1169                            ,  4.6221300,    3.777610,    3.019560,     2.591950
1170                            ,  2.5414600,    2.712920,    3.327460,     4.928240
1171                            ,  7.6185300,   10.966700,   12.225800,     8.094750
1172                            ,  3.3586900,    1.553650,    1.209600,     1.263840
1173                            ,  1.3241100,    1.312140,    1.255130,     1.165770
1174                            ,  1.0594500,    0.945450,    0.813231,     0.699837
1175                            ,  0.6235580,    2.260990,    2.968350,     2.240320
1176                            ,  1.7988300,    1.553300,    1.432070,     1.535520
1177                            ,  1.4429900,    1.247990,    1.050750,     0.829549
1178                            ,  0.5900280,    0.395897,    0.268741,     0.185320
1179                            ,  0.1292120,    0.103545,    0.0949525,    0.101535
1180                            ,  0.1276380,    0.134216,    0.123816,     0.104557
1181                            ,  0.0751843,    0.0521745,   0.0373546,    0.0275391
1182                            ,  0.0204713,    0.0169234,   0.0154552,    0.0139194
1183                            ,  0.0125592,    0.0113638,   0.0107354,    0.0102137
1184                            ,  0.00845984,   0.00683338,  0.00556836,   0.00456874
1185                            ,  0.0036227,    0.00285991,  0.00226664,   0.00172234
1186                            ,  0.00131226,   0.00100284,  0.000465492,  7.26607e-05
1187                            ,  3.63304e-06,  0.0000000,   0.0000000   };
1188
1189   Int_t    i;
1190   Double_t energy = x[0];
1191
1192   for (i = 0; i < npts; i++) {
1193     if (energy < arre[i]) {
1194       break;
1195     }
1196   }
1197
1198   if (i == 0) {
1199     AliErrorGeneral("AliTRDv1::IntSpecGeant","Given energy value is too small or zero");
1200   }
1201
1202   return arrdnde[i];
1203
1204 }