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 /*
  17 $Log$
  18 Revision 1.21  2000/06/09 11:10:07  cblume
  19 Compiler warnings and coding conventions, next round
  20
  21 Revision 1.20  2000/06/08 18:32:58  cblume
  22 Make code compliant to coding conventions
  23
  24 Revision 1.19  2000/06/07 16:27:32  cblume
  25 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
  26
  27 Revision 1.18  2000/05/08 16:17:27  cblume
  28 Merge TRD-develop
  29
  30 Revision 1.17.2.1  2000/05/08 14:59:16  cblume
  31 Made inline function non-virtual. Bug fix in setting sensitive chamber
  32
  33 Revision 1.17  2000/02/28 19:10:26  cblume
  34 Include the new TRD classes
  35
  36 Revision 1.16.4.1  2000/02/28 18:04:35  cblume
  37 Change to new hit version, introduce geometry class, and move digitization and clustering to AliTRDdigitizer/AliTRDclusterizerV1
  38
  39 Revision 1.16  1999/11/05 22:50:28  fca
  40 Do not use Atan, removed from ROOT too
  41
  42 Revision 1.15  1999/11/02 17:20:19  fca
  43 initialise nbytes before using it
  44
  45 Revision 1.14  1999/11/02 17:15:54  fca
  46 Correct ansi scoping not accepted by HP compilers
  47
  48 Revision 1.13  1999/11/02 17:14:51  fca
  49 Correct ansi scoping not accepted by HP compilers
  50
  51 Revision 1.12  1999/11/02 16:35:56  fca
  52 New version of TRD introduced
  53
  54 Revision 1.11  1999/11/01 20:41:51  fca
  55 Added protections against using the wrong version of FRAME
  56
  57 Revision 1.10  1999/09/29 09:24:35  fca
  58 Introduction of the Copyright and cvs Log
  59
  60 */
  61
  62 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  63 //                                                                           //
  64 //  Transition Radiation Detector version 2 -- slow simulator                //
  65 //                                                                           //
  66 //Begin_Html
  67 /*
  68 <img src="picts/AliTRDfullClass.gif">
  69 */
  70 //End_Html
  71 //                                                                           //
  72 //                                                                           //
  73 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  74
  75 #include <TMath.h>
  76 #include <TVector.h>
  77 #include <TRandom.h>
  78
  79 #include "AliRun.h"
  80 #include "AliMC.h"
  81 #include "AliConst.h"
  82
  83 #include "AliTRDv1.h"
  84 #include "AliTRDmatrix.h"
  85 #include "AliTRDgeometry.h"
  86
  87 ClassImp(AliTRDv1)
  88
  89
  90 //_____________________________________________________________________________
  91 AliTRDv1::AliTRDv1():AliTRD()
  92 {
  93   //
  94   // Default constructor
  95   //
  96
  97   fIdSens          =  0;
  98
  99   fIdChamber1      =  0;
 100   fIdChamber2      =  0;
 101   fIdChamber3      =  0;
 102
 103   fSensSelect      =  0;
 104   fSensPlane       = -1;
 105   fSensChamber     = -1;
 106   fSensSector      = -1;
 107   fSensSectorRange =  0;
 108
 109   fDeltaE          = NULL;
 110
 111 }
 112
 113 //_____________________________________________________________________________
 114 AliTRDv1::AliTRDv1(const char *name, const char *title)
 115          :AliTRD(name, title)
 116 {
 117   //
 118   // Standard constructor for Transition Radiation Detector version 1
 119   //
 120
 121   fIdSens          =  0;
 122
 123   fIdChamber1      =  0;
 124   fIdChamber2      =  0;
 125   fIdChamber3      =  0;
 126
 127   fSensSelect      =  0;
 128   fSensPlane       = -1;
 129   fSensChamber     = -1;
 130   fSensSector      = -1;
 131   fSensSectorRange =  0;
 132
 133   fDeltaE          = NULL;
 134
 135   SetBufferSize(128000);
 136
 137 }
 138
 139 //_____________________________________________________________________________
 140 AliTRDv1::AliTRDv1(const AliTRDv1 &trd)
 141 {
 142   //
 143   // Copy constructor
 144   //
 145
 146   ((AliTRDv1 &) trd).Copy(*this);
 147
 148 }
 149
 150 //_____________________________________________________________________________
 151 AliTRDv1::~AliTRDv1()
 152 {
 153   //
 154   // AliTRDv1 destructor
 155   //
 156
 157   if (fDeltaE) delete fDeltaE;
 158
 159 }
 160
 161 //_____________________________________________________________________________
 162 AliTRDv1 &AliTRDv1::operator=(const AliTRDv1 &trd)
 163 {
 164   //
 165   // Assignment operator
 166   //
 167
 168   if (this != &trd) ((AliTRDv1 &) trd).Copy(*this);
 169   return *this;
 170
 171 }
 172
 173 //_____________________________________________________________________________
 174 void AliTRDv1::Copy(TObject &trd)
 175 {
 176   //
 177   // Copy function
 178   //
 179
 180   ((AliTRDv1 &) trd).fIdSens          = fIdSens;
 181
 182   ((AliTRDv1 &) trd).fIdChamber1      = fIdChamber1;
 183   ((AliTRDv1 &) trd).fIdChamber2      = fIdChamber2;
 184   ((AliTRDv1 &) trd).fIdChamber3      = fIdChamber3;
 185
 186   ((AliTRDv1 &) trd).fSensSelect      = fSensSelect;
 187   ((AliTRDv1 &) trd).fSensPlane       = fSensPlane;
 188   ((AliTRDv1 &) trd).fSensChamber     = fSensChamber;
 189   ((AliTRDv1 &) trd).fSensSector      = fSensSector;
 190   ((AliTRDv1 &) trd).fSensSectorRange = fSensSectorRange;
 191
 192   ((AliTRDv1 &) trd).fDeltaE          = NULL;
 193
 194 }
 195
 196 //_____________________________________________________________________________
 197 void AliTRDv1::CreateGeometry()
 198 {
 199   //
 200   // Create the GEANT geometry for the Transition Radiation Detector - Version 1
 201   // This version covers the full azimuth.
 202   //
 203
 204   // Check that FRAME is there otherwise we have no place where to put the TRD
 205   AliModule* frame = gAlice->GetModule("FRAME");
 206   if (!frame) return;
 207
 208   // Define the chambers
 209   AliTRD::CreateGeometry();
 210
 211 }
 212
 213 //_____________________________________________________________________________
 214 void AliTRDv1::CreateMaterials()
 215 {
 216   //
 217   // Create materials for the Transition Radiation Detector version 1
 218   //
 219
 220   AliTRD::CreateMaterials();
 221
 222 }
 223
 224 //_____________________________________________________________________________
 225 void AliTRDv1::Init()
 226 {
 227   //
 228   // Initialise Transition Radiation Detector after geometry has been built.
 229   //
 230
 231   AliTRD::Init();
 232
 233   printf("          Slow simulator\n\n");
 234   if (fSensSelect) {
 235     if (fSensPlane   >= 0)
 236       printf("          Only plane %d is sensitive\n",fSensPlane);
 237     if (fSensChamber >= 0)
 238       printf("          Only chamber %d is sensitive\n",fSensChamber);
 239     if (fSensSector  >= 0) {
 240       Int_t sens1  = fSensSector;
 241       Int_t sens2  = fSensSector + fSensSectorRange;
 242             sens2 -= ((Int_t) (sens2 / kNsect)) * kNsect;
 243       printf("          Only sectors %d - %d are sensitive\n",sens1,sens2-1);
 244     }
 245   }
 246   printf("\n");
 247
 248   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 249   const Float_t kPoti = 12.1;
 250   // Maximum energy (50 keV);
 251   const Float_t kEend = 50000.0;
 252   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 253   Float_t poti = TMath::Log(kPoti);
 254   Float_t eEnd = TMath::Log(kEend);
 255   fDeltaE  = new TF1("deltae",Ermilova,poti,eEnd,0);
 256
 257   // Identifier of the sensitive volume (drift region)
 258   fIdSens     = gMC->VolId("UL05");
 259
 260   // Identifier of the TRD-driftchambers
 261   fIdChamber1 = gMC->VolId("UCIO");
 262   fIdChamber2 = gMC->VolId("UCIM");
 263   fIdChamber3 = gMC->VolId("UCII");
 264
 265   for (Int_t i = 0; i < 80; i++) printf("*");
 266   printf("\n");
 267
 268 }
 269
 270 //_____________________________________________________________________________
 271 void AliTRDv1::SetSensPlane(Int_t iplane)
 272 {
 273   //
 274   // Defines the hit-sensitive plane (0-5)
 275   //
 276
 277   if ((iplane < 0) || (iplane > 5)) {
 278     printf("Wrong input value: %d\n",iplane);
 279     printf("Use standard setting\n");
 280     fSensPlane  = -1;
 281     fSensSelect =  0;
 282     return;
 283   }
 284
 285   fSensSelect = 1;
 286   fSensPlane  = iplane;
 287
 288 }
 289
 290 //_____________________________________________________________________________
 291 void AliTRDv1::SetSensChamber(Int_t ichamber)
 292 {
 293   //
 294   // Defines the hit-sensitive chamber (0-4)
 295   //
 296
 297   if ((ichamber < 0) || (ichamber > 4)) {
 298     printf("Wrong input value: %d\n",ichamber);
 299     printf("Use standard setting\n");
 300     fSensChamber = -1;
 301     fSensSelect  =  0;
 302     return;
 303   }
 304
 305   fSensSelect  = 1;
 306   fSensChamber = ichamber;
 307
 308 }
 309
 310 //_____________________________________________________________________________
 311 void AliTRDv1::SetSensSector(Int_t isector)
 312 {
 313   //
 314   // Defines the hit-sensitive sector (0-17)
 315   //
 316
 317   SetSensSector(isector,1);
 318
 319 }
 320
 321 //_____________________________________________________________________________
 322 void AliTRDv1::SetSensSector(Int_t isector, Int_t nsector)
 323 {
 324   //
 325   // Defines a range of hit-sensitive sectors. The range is defined by
 326   // <isector> (0-17) as the starting point and <nsector> as the number
 327   // of sectors to be included.
 328   //
 329
 330   if ((isector < 0) || (isector > 17)) {
 331     printf("Wrong input value <isector>: %d\n",isector);
 332     printf("Use standard setting\n");
 333     fSensSector      = -1;
 334     fSensSectorRange =  0;
 335     fSensSelect      =  0;
 336     return;
 337   }
 338
 339   if ((nsector < 1) || (nsector > 18)) {
 340     printf("Wrong input value <nsector>: %d\n",nsector);
 341     printf("Use standard setting\n");
 342     fSensSector      = -1;
 343     fSensSectorRange =  0;
 344     fSensSelect      =  0;
 345     return;
 346   }
 347
 348   fSensSelect      = 1;
 349   fSensSector      = isector;
 350   fSensSectorRange = nsector;
 351
 352 }
 353
 354 //_____________________________________________________________________________
 355 void AliTRDv1::StepManager()
 356 {
 357   //
 358   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 359   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 360   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 361   // a spectrum taken from Ermilova et al.
 362   //
 363
 364   Int_t    iIdSens, icSens;
 365   Int_t    iIdSpace, icSpace;
 366   Int_t    iIdChamber, icChamber;
 367   Int_t    pla = 0;
 368   Int_t    cha = 0;
 369   Int_t    sec = 0;
 370   Int_t    iPdg;
 371
 372   Int_t    det[1];
 373
 374   Float_t  hits[4];
 375   Float_t  random[1];
 376   Float_t  charge;
 377   Float_t  aMass;
 378
 379   Double_t pTot;
 380   Double_t qTot;
 381   Double_t eDelta;
 382   Double_t betaGamma, pp;
 383
 384   TLorentzVector pos, mom;
 385   TClonesArray  &lhits = *fHits;
 386
 387   const Double_t kBig     = 1.0E+12;
 388
 389   // Ionization energy
 390   const Float_t  kWion    = 22.04;
 391   // Maximum energy for e+ e- g for the step-size calculation
 392   const Float_t  kPTotMax = 0.002;
 393   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 394   // taken from: Allison + Comb, Ann. Rev. Nucl. Sci. (1980), 30, 253
 395   //const Double_t kPlateau = 1.70;
 396   // the averaged value (26/3/99)
 397   const Float_t  kPlateau = 1.55;
 398   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 399   const Float_t  kPrim    = 48.0;
 400   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 401   const Float_t  kPoti    = 12.1;
 402
 403   // PDG code electron
 404   const Int_t    kPdgElectron = 11;
 405
 406   // Set the maximum step size to a very large number for all
 407   // neutral particles and those outside the driftvolume
 408   gMC->SetMaxStep(kBig);
 409
 410   // Use only charged tracks
 411   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 412       (!gMC->IsTrackStop()       ) &&
 413       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 414
 415     // Inside a sensitive volume?
 416     iIdSens = gMC->CurrentVolID(icSens);
 417     if (iIdSens == fIdSens) {
 418
 419       iIdSpace   = gMC->CurrentVolOffID(4,icSpace  );
 420       iIdChamber = gMC->CurrentVolOffID(1,icChamber);
 421
 422       // Calculate the energy of the delta-electrons
 423       eDelta = TMath::Exp(fDeltaE->GetRandom()) - kPoti;
 424       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 425
 426       // The number of secondary electrons created
 427       qTot = (Double_t) ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
 428
 429       // The hit coordinates and charge
 430       gMC->TrackPosition(pos);
 431       hits[0] = pos[0];
 432       hits[1] = pos[1];
 433       hits[2] = pos[2];
 434       hits[3] = qTot;
 435
 436       // The sector number (0 - 17)
 437       // The numbering goes clockwise and starts at y = 0
 438       Float_t phi = kRaddeg*TMath::ATan2(pos[0],pos[1]);
 439       if (phi < 90.)
 440         phi = phi + 270.;
 441       else
 442         phi = phi -  90.;
 443       sec = ((Int_t) (phi / 20));
 444
 445       // The chamber number
 446       //   0: outer left
 447       //   1: middle left
 448       //   2: inner
 449       //   3: middle right
 450       //   4: outer right
 451       if      (iIdChamber == fIdChamber1)
 452         cha = (hits[2] < 0 ? 0 : 4);
 453       else if (iIdChamber == fIdChamber2)
 454         cha = (hits[2] < 0 ? 1 : 3);
 455       else if (iIdChamber == fIdChamber3)
 456         cha = 2;
 457
 458       // The plane number
 459       // The numbering starts at the innermost plane
 460       pla = icChamber - TMath::Nint((Float_t) (icChamber / 7)) * 6 - 1;
 461
 462       // Check on selected volumes
 463       Int_t addthishit = 1;
 464       if (fSensSelect) {
 465         if ((fSensPlane   >= 0) && (pla != fSensPlane  )) addthishit = 0;
 466         if ((fSensChamber >= 0) && (cha != fSensChamber)) addthishit = 0;
 467         if (fSensSector  >= 0) {
 468           Int_t sens1  = fSensSector;
 469           Int_t sens2  = fSensSector + fSensSectorRange;
 470                 sens2 -= ((Int_t) (sens2 / kNsect)) * kNsect;
 471           if (sens1 < sens2) {
 472             if ((sec < sens1) || (sec >= sens2)) addthishit = 0;
 473           }
 474           else {
 475             if ((sec < sens1) && (sec >= sens2)) addthishit = 0;
 476           }
 477         }
 478       }
 479
 480       // Add this hit
 481       if (addthishit) {
 482
 483         det[0] = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 484         new(lhits[fNhits++]) AliTRDhit(fIshunt
 485                                       ,gAlice->CurrentTrack()
 486                                       ,det
 487                                       ,hits);
 488
 489         // The energy loss according to Bethe Bloch
 490         gMC->TrackMomentum(mom);
 491         pTot = mom.Rho();
 492         iPdg = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
 493         if ( (iPdg != kPdgElectron) ||
 494             ((iPdg == kPdgElectron) && (pTot < kPTotMax))) {
 495           aMass     = gMC->TrackMass();
 496           betaGamma = pTot / aMass;
 497           pp        = kPrim * BetheBloch(betaGamma);
 498           // Take charge > 1 into account
 499           charge = gMC->TrackCharge();
 500           if (TMath::Abs(charge) > 1) pp = pp * charge*charge;
 501         }
 502         // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 503         else {
 504           pp = kPrim * kPlateau;
 505         }
 506
 507         // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 508         if (pp > 0) {
 509           do
 510             gMC->Rndm(random,1);
 511           while ((random[0] == 1.) || (random[0] == 0.));
 512           gMC->SetMaxStep( - TMath::Log(random[0]) / pp);
 513         }
 514
 515       }
 516       else {
 517         // set step size to maximal value
 518         gMC->SetMaxStep(kBig);
 519       }
 520
 521     }
 522
 523   }
 524
 525 }
 526
 527 //_____________________________________________________________________________
 528 Double_t AliTRDv1::BetheBloch(Double_t bg)
 529 {
 530   //
 531   // Parametrization of the Bethe-Bloch-curve
 532   // The parametrization is the same as for the TPC and is taken from Lehrhaus.
 533   //
 534
 535   // This parameters have been adjusted to averaged values from GEANT
 536   const Double_t kP1 = 7.17960e-02;
 537   const Double_t kP2 = 8.54196;
 538   const Double_t kP3 = 1.38065e-06;
 539   const Double_t kP4 = 5.30972;
 540   const Double_t kP5 = 2.83798;
 541
 542   // This parameters have been adjusted to Xe-data found in:
 543   // Allison & Cobb, Ann. Rev. Nucl. Sci. (1980), 30, 253
 544   //const Double_t kP1 = 0.76176E-1;
 545   //const Double_t kP2 = 10.632;
 546   //const Double_t kP3 = 3.17983E-6;
 547   //const Double_t kP4 = 1.8631;
 548   //const Double_t kP5 = 1.9479;
 549
 550   if (bg > 0) {
 551     Double_t yy = bg / TMath::Sqrt(1. + bg*bg);
 552     Double_t aa = TMath::Power(yy,kP4);
 553     Double_t bb = TMath::Power((1./bg),kP5);
 554              bb = TMath::Log(kP3 + bb);
 555     return ((kP2 - aa - bb)*kP1 / aa);
 556   }
 557   else
 558     return 0;
 559
 560 }
 561
 562 //_____________________________________________________________________________
 563 Double_t Ermilova(Double_t *x, Double_t *)
 564 {
 565   //
 566   // Calculates the delta-ray energy distribution according to Ermilova.
 567   // Logarithmic scale !
 568   //
 569
 570   Double_t energy;
 571   Double_t dpos;
 572   Double_t dnde;
 573
 574   Int_t    pos1, pos2;
 575
 576   const Int_t kNv = 31;
 577
 578   Float_t vxe[kNv] = { 2.3026, 2.9957, 3.4012, 3.6889, 3.9120
 579                      , 4.0943, 4.2485, 4.3820, 4.4998, 4.6052
 580                      , 4.7005, 5.0752, 5.2983, 5.7038, 5.9915
 581                      , 6.2146, 6.5221, 6.9078, 7.3132, 7.6009
 582                      , 8.0064, 8.5172, 8.6995, 8.9872, 9.2103
 583                      , 9.4727, 9.9035,10.3735,10.5966,10.8198
 584                      ,11.5129 };
 585
 586   Float_t vye[kNv] = { 80.0  , 31.0  , 23.3  , 21.1  , 21.0
 587                      , 20.9  , 20.8  , 20.0  , 16.0  , 11.0
 588                      ,  8.0  ,  6.0  ,  5.2  ,  4.6  ,  4.0
 589                      ,  3.5  ,  3.0  ,  1.4  ,  0.67 ,  0.44
 590                      ,  0.3  ,  0.18 ,  0.12 ,  0.08 ,  0.056
 591                      ,  0.04 ,  0.023,  0.015,  0.011,  0.01
 592                      ,  0.004 };
 593
 594   energy = x[0];
 595
 596   // Find the position
 597   pos1 = pos2 = 0;
 598   dpos = 0;
 599   do {
 600     dpos = energy - vxe[pos2++];
 601   }
 602   while (dpos > 0);
 603   pos2--;
 604   if (pos2 > kNv) pos2 = kNv;
 605   pos1 = pos2 - 1;
 606
 607   // Differentiate between the sampling points
 608   dnde = (vye[pos1] - vye[pos2]) / (vxe[pos2] - vxe[pos1]);
 609
 610   return dnde;
 611
 612 }