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 1.15  1999/11/02 17:20:19  fca
  19 initialise nbytes before using it
  20
  21 Revision 1.14  1999/11/02 17:15:54  fca
  22 Correct ansi scoping not accepted by HP compilers
  23
  24 Revision 1.13  1999/11/02 17:14:51  fca
  25 Correct ansi scoping not accepted by HP compilers
  26
  27 Revision 1.12  1999/11/02 16:35:56  fca
  28 New version of TRD introduced
  29
  30 Revision 1.11  1999/11/01 20:41:51  fca
  31 Added protections against using the wrong version of FRAME
  32
  33 Revision 1.10  1999/09/29 09:24:35  fca
  34 Introduction of the Copyright and cvs Log
  35
  36 */
  37
  38 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  39 //                                                                           //
  40 //  Transition Radiation Detector version 2 -- slow simulator                //
  41 //                                                                           //
  42 //Begin_Html
  43 /*
  44 <img src="picts/AliTRDfullClass.gif">
  45 */
  46 //End_Html
  47 //                                                                           //
  48 //                                                                           //
  49 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  50
  51 #include <TMath.h>
  52 #include <TVector.h>
  53 #include <TRandom.h>
  54
  55 #include "AliTRDv1.h"
  56 #include "AliTRDmatrix.h"
  57 #include "AliRun.h"
  58 #include "AliMC.h"
  59 #include "AliConst.h"
  60
  61 ClassImp(AliTRDv1)
  62
  63 //_____________________________________________________________________________
  64 AliTRDv1::AliTRDv1(const char *name, const char *title)
  65          :AliTRD(name, title)
  66 {
  67   //
  68   // Standard constructor for Transition Radiation Detector version 2
  69   //
  70
  71   fIdSens        = 0;
  72
  73   fIdChamber1    = 0;
  74   fIdChamber2    = 0;
  75   fIdChamber3    = 0;
  76
  77   fSensSelect    = 0;
  78   fSensPlane     = 0;
  79   fSensChamber   = 0;
  80   fSensSector    = 0;
  81
  82   fGasGain       = 0;
  83   fNoise         = 0;
  84   fChipGain      = 0;
  85   fADCoutRange   = 0;
  86   fADCinRange    = 0;
  87   fADCthreshold  = 0;
  88
  89   fDiffusionT    = 0;
  90   fDiffusionL    = 0;
  91
  92   fClusMaxThresh = 0;
  93   fClusSigThresh = 0;
  94   fClusMethod    = 0;
  95
  96   fDeltaE        = NULL;
  97
  98   SetBufferSize(128000);
  99
 100 }
 101
 102 //_____________________________________________________________________________
 103 AliTRDv1::~AliTRDv1()
 104 {
 105
 106   if (fDeltaE) delete fDeltaE;
 107
 108 }
 109
 110 //_____________________________________________________________________________
 111 void AliTRDv1::CreateGeometry()
 112 {
 113   //
 114   // Create the GEANT geometry for the Transition Radiation Detector - Version 2
 115   // This version covers the full azimuth.
 116   //
 117
 118   // Check that FRAME is there otherwise we have no place where to put the TRD
 119   AliModule* FRAME = gAlice->GetModule("FRAME");
 120   if (!FRAME) return;
 121
 122   // Define the chambers
 123   AliTRD::CreateGeometry();
 124
 125 }
 126
 127 //_____________________________________________________________________________
 128 void AliTRDv1::CreateMaterials()
 129 {
 130   //
 131   // Create materials for the Transition Radiation Detector version 2
 132   //
 133
 134   AliTRD::CreateMaterials();
 135
 136 }
 137
 138 //_____________________________________________________________________________
 139 void AliTRDv1::Diffusion(Float_t driftlength, Float_t *xyz)
 140 {
 141   //
 142   // Applies the diffusion smearing to the position of a single electron
 143   //
 144
 145   if ((driftlength >        0) &&
 146       (driftlength < kDrThick)) {
 147     Float_t driftSqrt = TMath::Sqrt(driftlength);
 148     Float_t sigmaT = driftSqrt * fDiffusionT;
 149     Float_t sigmaL = driftSqrt * fDiffusionL;
 150     xyz[0] = gRandom->Gaus(xyz[0], sigmaL);
 151     xyz[1] = gRandom->Gaus(xyz[1], sigmaT);
 152     xyz[2] = gRandom->Gaus(xyz[2], sigmaT);
 153   }
 154   else {
 155     xyz[0] = 0.0;
 156     xyz[1] = 0.0;
 157     xyz[2] = 0.0;
 158   }
 159
 160 }
 161
 162 //_____________________________________________________________________________
 163 void AliTRDv1::Hits2Digits()
 164 {
 165   //
 166   // Creates TRD digits from hits. This procedure includes the following:
 167   //      - Diffusion
 168   //      - Gas gain including fluctuations
 169   //      - Pad-response (simple Gaussian approximation)
 170   //      - Electronics noise
 171   //      - Electronics gain
 172   //      - Digitization
 173   //      - ADC threshold
 174   // The corresponding parameter can be adjusted via the various Set-functions.
 175   // If these parameters are not explicitly set, default values are used (see
 176   // Init-function).
 177   // To produce digits from a root-file with TRD-hits use the
 178   // slowDigitsCreate.C macro.
 179   //
 180
 181   printf("AliTRDv1::Hits2Digits -- Start creating digits\n");
 182
 183   ///////////////////////////////////////////////////////////////
 184   // Parameter
 185   ///////////////////////////////////////////////////////////////
 186
 187   // Converts number of electrons to fC
 188   const Float_t el2fC = 1.602E-19 * 1.0E15;
 189
 190   ///////////////////////////////////////////////////////////////
 191
 192   Int_t nBytes = 0;
 193
 194   Int_t iRow;
 195
 196   AliTRDhit *TRDhit;
 197
 198   // Get the pointer to the hit tree
 199   TTree *HitTree    = gAlice->TreeH();
 200   // Get the pointer to the digits tree
 201   TTree *DigitsTree = gAlice->TreeD();
 202
 203   // Get the number of entries in the hit tree
 204   // (Number of primary particles creating a hit somewhere)
 205   Int_t nTrack = (Int_t) HitTree->GetEntries();
 206
 207   Int_t chamBeg = 0;
 208   Int_t chamEnd = kNcham;
 209   if (fSensChamber) chamEnd = chamBeg = fSensChamber;
 210   Int_t planBeg = 0;
 211   Int_t planEnd = kNplan;
 212   if (fSensPlane)   planEnd = planBeg = fSensPlane;
 213   Int_t sectBeg = 0;
 214   Int_t sectEnd = kNsect;
 215   if (fSensSector)  sectEnd = sectBeg = fSensSector;
 216
 217   // Loop through all the chambers
 218   for (Int_t icham = chamBeg; icham < chamEnd; icham++) {
 219     for (Int_t iplan = planBeg; iplan < planEnd; iplan++) {
 220       for (Int_t isect = sectBeg; isect < sectEnd; isect++) {
 221
 222         Int_t nDigits = 0;
 223
 224         printf("AliTRDv1::Hits2Digits -- Digitizing chamber %d, plane %d, sector %d\n"
 225               ,icham+1,iplan+1,isect+1);
 226
 227         // Create a detector matrix to keep the signal and track numbers
 228         AliTRDmatrix *matrix = new AliTRDmatrix(fRowMax[iplan][icham][isect]
 229                                                ,fColMax[iplan]
 230                                                ,fTimeMax
 231                                                ,isect+1,icham+1,iplan+1);
 232
 233         // Loop through all entries in the tree
 234         for (Int_t iTrack = 0; iTrack < nTrack; iTrack++) {
 235
 236           gAlice->ResetHits();
 237           nBytes += HitTree->GetEvent(iTrack);
 238
 239           // Get the number of hits in the TRD created by this particle
 240           Int_t nHit = fHits->GetEntriesFast();
 241
 242           // Loop through the TRD hits
 243           for (Int_t iHit = 0; iHit < nHit; iHit++) {
 244
 245             if (!(TRDhit = (AliTRDhit *) fHits->UncheckedAt(iHit)))
 246               continue;
 247
 248             Float_t x       = TRDhit->fX;
 249             Float_t y       = TRDhit->fY;
 250             Float_t z       = TRDhit->fZ;
 251             Float_t q       = TRDhit->fQ;
 252             Int_t   track   = TRDhit->fTrack;
 253             Int_t   plane   = TRDhit->fPlane;
 254             Int_t   sector  = TRDhit->fSector;
 255             Int_t   chamber = TRDhit->fChamber;
 256
 257             if ((sector  != isect+1) ||
 258                 (plane   != iplan+1) ||
 259                 (chamber != icham+1))
 260               continue;
 261
 262             // Rotate the sectors on top of each other
 263             Float_t phi  = 2.0 * kPI /  (Float_t) kNsect
 264                                * ((Float_t) sector - 0.5);
 265             Float_t xRot = -x * TMath::Cos(phi) + y * TMath::Sin(phi);
 266             Float_t yRot =  x * TMath::Sin(phi) + y * TMath::Cos(phi);
 267             Float_t zRot =  z;
 268
 269             // The hit position in pad coordinates (center pad)
 270             // The pad row (z-direction)
 271             Int_t rowH  = (Int_t) ((zRot -  fRow0[iplan][icham][isect]) / fRowPadSize);
 272             // The pad column (rphi-direction)
 273             Int_t colH  = (Int_t) ((yRot -  fCol0[iplan]              ) / fColPadSize);
 274             // The time bucket
 275             Int_t timeH = (Int_t) ((xRot - fTime0[iplan]              ) / fTimeBinSize);
 276
 277             // Array to sum up the signal in a box surrounding the
 278             // hit postition
 279             const Int_t timeBox = 5;
 280             const Int_t  colBox = 7;
 281             const Int_t  rowBox = 5;
 282             Float_t signalSum[rowBox][colBox][timeBox];
 283             for (iRow  = 0;  iRow <  rowBox; iRow++ ) {
 284               for (Int_t iCol  = 0;  iCol <  colBox; iCol++ ) {
 285                 for (Int_t iTime = 0; iTime < timeBox; iTime++) {
 286                   signalSum[iRow][iCol][iTime] = 0;
 287                 }
 288               }
 289             }
 290
 291             // Loop over all electrons of this hit
 292             Int_t nEl = (Int_t) q;
 293             for (Int_t iEl = 0; iEl < nEl; iEl++) {
 294
 295               // Apply the diffusion smearing
 296               Float_t driftlength = xRot - fTime0[iplan];
 297               Float_t xyz[3];
 298               xyz[0] = xRot;
 299               xyz[1] = yRot;
 300               xyz[2] = zRot;
 301               Diffusion(driftlength,xyz);
 302
 303               // At this point absorption effects that depend on the
 304               // driftlength could be taken into account.
 305
 306               // The electron position and the distance to the hit position
 307               // in pad units
 308               // The pad row (z-direction)
 309               Int_t  rowE = (Int_t) ((xyz[2] -  fRow0[iplan][icham][isect]) / fRowPadSize);
 310               Int_t  rowD =  rowH -  rowE;
 311               // The pad column (rphi-direction)
 312               Int_t  colE = (Int_t) ((xyz[1] -  fCol0[iplan]              ) / fColPadSize);
 313               Int_t  colD =  colH -  colE;
 314               // The time bucket
 315               Int_t timeE = (Int_t) ((xyz[0] - fTime0[iplan]              ) / fTimeBinSize);
 316               Int_t timeD = timeH - timeE;
 317
 318               // Apply the gas gain including fluctuations
 319               Int_t signal = (Int_t) (-fGasGain * TMath::Log(gRandom->Rndm()));
 320
 321               // The distance of the electron to the center of the pad
 322               // in units of pad width
 323               Float_t dist = (xyz[1] - fCol0[iplan] - (colE + 0.5) * fColPadSize)
 324                            / fColPadSize;
 325
 326               // Sum up the signal in the different pixels
 327               // and apply the pad response
 328               Int_t  rowIdx =  rowD + (Int_t) ( rowBox / 2);
 329               Int_t  colIdx =  colD + (Int_t) ( colBox / 2);
 330               Int_t timeIdx = timeD + (Int_t) (timeBox / 2);
 331               signalSum[rowIdx][colIdx-1][timeIdx] += PadResponse(dist-1.) * signal;
 332               signalSum[rowIdx][colIdx  ][timeIdx] += PadResponse(dist   ) * signal;
 333               signalSum[rowIdx][colIdx+1][timeIdx] += PadResponse(dist+1.) * signal;
 334
 335             }
 336
 337             // Add the padcluster to the detector matrix
 338             for (iRow  = 0;  iRow <  rowBox; iRow++ ) {
 339               for (Int_t iCol  = 0;  iCol <  colBox; iCol++ ) {
 340                 for (Int_t iTime = 0; iTime < timeBox; iTime++) {
 341
 342                   Int_t  rowB =  rowH + iRow  - (Int_t) ( rowBox / 2);
 343                   Int_t  colB =  colH + iCol  - (Int_t) ( colBox / 2);
 344                   Int_t timeB = timeH + iTime - (Int_t) (timeBox / 2);
 345
 346                   Float_t signalB = signalSum[iRow][iCol][iTime];
 347                   if (signalB > 0.0) {
 348                     matrix->AddSignal(rowB,colB,timeB,signalB);
 349                     if (!(matrix->AddTrack(rowB,colB,timeB,track)))
 350                       printf(" More than three tracks in a pixel!\n");
 351                   }
 352
 353                 }
 354               }
 355             }
 356
 357           }
 358
 359         }
 360
 361         // Create the hits for this chamber
 362         for (Int_t iRow  = 0; iRow  <  fRowMax[iplan][icham][isect]; iRow++ ) {
 363           for (Int_t iCol  = 0; iCol  <  fColMax[iplan]              ; iCol++ ) {
 364             for (Int_t iTime = 0; iTime < fTimeMax                     ; iTime++) {
 365
 366               Float_t signalAmp = matrix->GetSignal(iRow,iCol,iTime);
 367
 368               // Add the noise
 369               signalAmp  = TMath::Max(gRandom->Gaus(signalAmp,fNoise),(Float_t) 0.0);
 370               // Convert to fC
 371               signalAmp *= el2fC;
 372               // Convert to mV
 373               signalAmp *= fChipGain;
 374               // Convert to ADC counts
 375               Int_t adc  = (Int_t) (signalAmp * (fADCoutRange / fADCinRange));
 376
 377               // Apply threshold on ADC value
 378               if (adc > fADCthreshold) {
 379
 380                 Int_t trackSave[3];
 381                 for (Int_t ii = 0; ii < 3; ii++) {
 382                   trackSave[ii] = matrix->GetTrack(iRow,iCol,iTime,ii);
 383                 }
 384
 385                 Int_t digits[7];
 386                 digits[0] = matrix->GetSector();
 387                 digits[1] = matrix->GetChamber();
 388                 digits[2] = matrix->GetPlane();
 389                 digits[3] = iRow;
 390                 digits[4] = iCol;
 391                 digits[5] = iTime;
 392                 digits[6] = adc;
 393
 394                 // Add this digit to the TClonesArray
 395                 AddDigit(trackSave,digits);
 396                 nDigits++;
 397
 398               }
 399
 400             }
 401           }
 402         }
 403
 404         printf("AliTRDv1::Hits2Digits -- Number of digits found: %d\n",nDigits);
 405
 406         // Clean up
 407         delete matrix;
 408
 409       }
 410     }
 411   }
 412
 413   // Fill the digits-tree
 414   printf("AliTRDv1::Hits2Digits -- Fill the digits tree\n");
 415   DigitsTree->Fill();
 416
 417 }
 418
 419 //_____________________________________________________________________________
 420 void AliTRDv1::Digits2Clusters()
 421 {
 422
 423   //
 424   // Method to convert AliTRDdigits created by AliTRDv1::Hits2Digits()
 425   // into AliTRDclusters
 426   // To produce cluster from a root-file with TRD-digits use the
 427   // slowClusterCreate.C macro.
 428   //
 429
 430   Int_t row;
 431
 432   printf("AliTRDv1::Digits2Clusters -- Start creating clusters\n");
 433
 434   AliTRDdigit  *TRDdigit;
 435   TClonesArray *TRDDigits;
 436
 437   // Parameters
 438   Float_t maxThresh        = fClusMaxThresh;   // threshold value for maximum
 439   Float_t signalThresh     = fClusSigThresh;   // threshold value for digit signal
 440   Int_t   clusteringMethod = fClusMethod;      // clustering method option (for testing)
 441
 442   const Float_t epsilon    = 0.01;             // iteration limit for unfolding procedure
 443
 444   // Get the pointer to the digits tree
 445   TTree *DigitTree   = gAlice->TreeD();
 446   // Get the pointer to the cluster tree
 447   TTree *ClusterTree = gAlice->TreeD();
 448
 449   // Get the pointer to the digits container
 450   TRDDigits = Digits();
 451
 452   Int_t chamBeg = 0;
 453   Int_t chamEnd = kNcham;
 454   if (fSensChamber) chamEnd = chamBeg = fSensChamber;
 455   Int_t planBeg = 0;
 456   Int_t planEnd = kNplan;
 457   if (fSensPlane)   planEnd = planBeg = fSensPlane;
 458   Int_t sectBeg = 0;
 459   Int_t sectEnd = kNsect;
 460   if (fSensSector)  sectEnd = sectBeg = fSensSector;
 461
 462   // Import the digit tree
 463   gAlice->ResetDigits();
 464   Int_t nbytes=0;
 465   nbytes += DigitTree->GetEvent(1);
 466
 467   // Get the number of digits in the detector
 468   Int_t nTRDDigits = TRDDigits->GetEntriesFast();
 469
 470   // *** Start clustering *** in every chamber
 471   for (Int_t icham = chamBeg; icham < chamEnd; icham++) {
 472     for (Int_t iplan = planBeg; iplan < planEnd; iplan++) {
 473       for (Int_t isect = sectBeg; isect < sectEnd; isect++) {
 474
 475         Int_t nClusters = 0;
 476         printf("AliTRDv1::Digits2Clusters -- Finding clusters in chamber %d, plane %d, sector %d\n"
 477                ,icham+1,iplan+1,isect+1);
 478
 479         // Create a detector matrix to keep maxima
 480         AliTRDmatrix *digitMatrix = new AliTRDmatrix(fRowMax[iplan][icham][isect]
 481                                                      ,fColMax[iplan]
 482                                                      ,fTimeMax,isect+1
 483                                                      ,icham+1,iplan+1);
 484         // Create a matrix to contain maximum flags
 485         AliTRDmatrix *maximaMatrix = new AliTRDmatrix(fRowMax[iplan][icham][isect]
 486                                                       ,fColMax[iplan]
 487                                                       ,fTimeMax
 488                                                       ,isect+1,icham+1,iplan+1);
 489
 490         // Loop through all TRD digits
 491         for (Int_t iTRDDigits = 0; iTRDDigits < nTRDDigits; iTRDDigits++) {
 492
 493           // Get the information for this digit
 494           TRDdigit = (AliTRDdigit*) TRDDigits->UncheckedAt(iTRDDigits);
 495           Int_t   signal  = TRDdigit->fSignal;
 496           Int_t   sector  = TRDdigit->fSector;
 497           Int_t   chamber = TRDdigit->fChamber;
 498           Int_t   plane   = TRDdigit->fPlane;
 499           Int_t   row     = TRDdigit->fRow;
 500           Int_t   col     = TRDdigit->fCol;
 501           Int_t   time    = TRDdigit->fTime;
 502
 503           Int_t   track[3];
 504           for (Int_t iTrack = 0; iTrack < 3; iTrack++) {
 505             track[iTrack]  = TRDdigit->AliDigit::fTracks[iTrack];
 506           }
 507
 508           if ((sector  != isect+1) ||
 509               (plane   != iplan+1) ||
 510               (chamber != icham+1))
 511             continue;
 512
 513           // Fill the detector matrix
 514           if (signal > signalThresh) {
 515             digitMatrix->SetSignal(row,col,time,signal);
 516             for (Int_t iTrack = 0; iTrack < 3; iTrack++) {
 517               if (track[iTrack] > 0) {
 518                 digitMatrix->AddTrack(row,col,time,track[iTrack]);
 519               }
 520             }
 521           }
 522
 523         }
 524
 525         // Loop chamber and find maxima in digitMatrix
 526         for (row = 0;  row < fRowMax[iplan][icham][isect];  row++) {
 527           for (Int_t  col = 1;  col < fColMax[iplan]              ;  col++) {
 528             for (Int_t time = 0; time < fTimeMax                    ; time++) {
 529
 530               if (digitMatrix->GetSignal(row,col,time)
 531                   < digitMatrix->GetSignal(row,col - 1,time)) {
 532                 // really maximum?
 533                 if (col > 1) {
 534                   if (digitMatrix->GetSignal(row,col - 2,time)
 535                       < digitMatrix->GetSignal(row,col - 1,time)) {
 536                     // yes, so set maximum flag
 537                     maximaMatrix->SetSignal(row,col - 1,time,1);
 538                   }
 539                   else maximaMatrix->SetSignal(row,col - 1,time,0);
 540                 }
 541               }
 542
 543             }   // time
 544           }     // col
 545         }       // row
 546
 547         // now check maxima and calculate cluster position
 548         for (row = 0;  row < fRowMax[iplan][icham][isect];  row++) {
 549           for (Int_t  col = 1;  col < fColMax[iplan]              ;  col++) {
 550             for (Int_t time = 0; time < fTimeMax                    ; time++) {
 551
 552               if ((maximaMatrix->GetSignal(row,col,time) > 0)
 553                   && (digitMatrix->GetSignal(row,col,time) > maxThresh)) {
 554
 555                 Int_t   clusters[5]        = {0};   // cluster-object data
 556
 557                 Float_t ratio              =  0;    // ratio resulting from unfolding
 558                 Float_t padSignal[5]       = {0};   // signals on max and neighbouring pads
 559                 Float_t clusterSignal[3]   = {0};   // signals from cluster
 560                 Float_t clusterPos[3]      = {0};   // cluster in ALICE refFrame coords
 561                 Float_t clusterPads[6]     = {0};   // cluster pad info
 562
 563                 // setting values
 564                 clusters[0] = isect+1;    // = isect ????
 565                 clusters[1] = icham+1;    // = ichamber ????
 566                 clusters[2] = iplan+1;    // = iplane ????
 567                 clusters[3] = time;
 568
 569                 clusterPads[0] = icham+1;
 570                 clusterPads[1] = isect+1;
 571                 clusterPads[2] = iplan+1;
 572
 573                 for (Int_t iPad = 0; iPad < 3; iPad++) {
 574                   clusterSignal[iPad] = digitMatrix->GetSignal(row,col-1+iPad,time);
 575                 }
 576
 577                 // neighbouring maximum on right side?
 578                 if (col < fColMax[iplan] - 2) {
 579                   if (maximaMatrix->GetSignal(row,col + 2,time) > 0) {
 580                     for (Int_t iPad = 0; iPad < 5; iPad++) {
 581                       padSignal[iPad] = digitMatrix->GetSignal(row,col-1+iPad,time);
 582                     }
 583
 584                     // unfold:
 585                     ratio = Unfold(epsilon, padSignal);
 586
 587                     // set signal on overlapping pad to ratio
 588                     clusterSignal[2] *= ratio;
 589                   }
 590                 }
 591
 592                 switch (clusteringMethod) {
 593                 case 1:
 594                   // method 1: simply center of mass
 595                   clusterPads[3] = row + 0.5;
 596                   clusterPads[4] = col - 0.5 + (clusterSignal[2] - clusterSignal[0]) /
 597                                    (clusterSignal[1] + clusterSignal[2] + clusterSignal[3]);
 598                   clusterPads[5] = time + 0.5;
 599
 600                   nClusters++;
 601                   break;
 602                 case 2:
 603                   // method 2: integral gauss fit on 3 pads
 604                   TH1F *hPadCharges = new TH1F("hPadCharges", "Charges on center 3 pads"
 605                                                             , 5, -1.5, 3.5);
 606                   for (Int_t iCol = -1; iCol <= 3; iCol++) {
 607                     if (clusterSignal[iCol] < 1) clusterSignal[iCol] = 1;
 608                     hPadCharges->Fill(iCol, clusterSignal[iCol]);
 609                   }
 610                   hPadCharges->Fit("gaus", "IQ", "SAME", -0.5, 2.5);
 611                   TF1     *fPadChargeFit = hPadCharges->GetFunction("gaus");
 612                   Double_t  colMean = fPadChargeFit->GetParameter(1);
 613
 614                   clusterPads[3] = row + 0.5;
 615                   clusterPads[4] = col - 1.5 + colMean;
 616                   clusterPads[5] = time + 0.5;
 617
 618                   delete hPadCharges;
 619
 620                   nClusters++;
 621                   break;
 622                 }
 623
 624                 Float_t clusterCharge =   clusterSignal[0]
 625                                         + clusterSignal[1]
 626                                         + clusterSignal[2];
 627                 clusters[4] = (Int_t)clusterCharge;
 628
 629                 Int_t trackSave[3];
 630                 for (Int_t iTrack = 0; iTrack < 3; iTrack++) {
 631                   trackSave[iTrack] = digitMatrix->GetTrack(row,col,time,iTrack);
 632                 }
 633
 634                 // Calculate cluster position in ALICE refFrame coords
 635                 // and set array clusterPos to calculated values
 636                 Pads2XYZ(clusterPads, clusterPos);
 637
 638                 // Add cluster to reconstruction tree
 639                 AddCluster(trackSave,clusters,clusterPos);
 640
 641               }
 642
 643             }  // time
 644           }    // col
 645         }      // row
 646
 647         printf("AliTRDv1::Digits2Clusters -- Number of clusters found: %d\n",nClusters);
 648
 649         delete digitMatrix;
 650         delete maximaMatrix;
 651
 652       }          // isect
 653     }            // iplan
 654   }              // icham
 655
 656   // Fill the cluster-tree
 657   printf("AliTRDv1::Digits2Clusters -- Total number of clusters found: %d\n"
 658         ,fClusters->GetEntries());
 659   printf("AliTRDv1::Digits2Clusters -- Fill the cluster tree\n");
 660   ClusterTree->Fill();
 661
 662 }
 663
 664 //_____________________________________________________________________________
 665 void AliTRDv1::Init()
 666 {
 667   //
 668   // Initialise Transition Radiation Detector after geometry has been built.
 669   // Includes the default settings of all parameter for the digitization.
 670   //
 671
 672   AliTRD::Init();
 673
 674   printf("          Slow simulator\n");
 675   if (fSensPlane)
 676     printf("          Only plane %d is sensitive\n",fSensPlane);
 677   if (fSensChamber)
 678     printf("          Only chamber %d is sensitive\n",fSensChamber);
 679   if (fSensSector)
 680     printf("          Only sector %d is sensitive\n",fSensSector);
 681
 682   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 683   const Float_t kPoti = 12.1;
 684   // Maximum energy (50 keV);
 685   const Float_t kEend = 50000.0;
 686   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 687   Float_t Poti = TMath::Log(kPoti);
 688   Float_t Eend = TMath::Log(kEend);
 689   fDeltaE  = new TF1("deltae",Ermilova,Poti,Eend,0);
 690
 691   // Identifier of the sensitive volume (drift region)
 692   fIdSens     = gMC->VolId("UL05");
 693
 694   // Identifier of the TRD-driftchambers
 695   fIdChamber1 = gMC->VolId("UCIO");
 696   fIdChamber2 = gMC->VolId("UCIM");
 697   fIdChamber3 = gMC->VolId("UCII");
 698
 699   // The default parameter for the digitization
 700   if (!(fGasGain))       fGasGain       = 2.0E3;
 701   if (!(fNoise))         fNoise         = 3000.;
 702   if (!(fChipGain))      fChipGain      = 10.;
 703   if (!(fADCoutRange))   fADCoutRange   = 255.;
 704   if (!(fADCinRange))    fADCinRange    = 2000.;
 705   if (!(fADCthreshold))  fADCthreshold  = 1;
 706
 707   // Transverse and longitudinal diffusion coefficients (Xe/Isobutane)
 708   if (!(fDiffusionT))    fDiffusionT    = 0.060;
 709   if (!(fDiffusionL))    fDiffusionL    = 0.017;
 710
 711   // The default parameter for the clustering
 712   if (!(fClusMaxThresh)) fClusMaxThresh = 5.0;
 713   if (!(fClusSigThresh)) fClusSigThresh = 2.0;
 714   if (!(fClusMethod))    fClusMethod    = 1;
 715
 716   for (Int_t i = 0; i < 80; i++) printf("*");
 717   printf("\n");
 718
 719 }
 720
 721 //_____________________________________________________________________________
 722 Float_t AliTRDv1::PadResponse(Float_t x)
 723 {
 724   //
 725   // The pad response for the chevron pads.
 726   // We use a simple Gaussian approximation which should be good
 727   // enough for our purpose.
 728   //
 729
 730   // The parameters for the response function
 731   const Float_t aa  =  0.8872;
 732   const Float_t bb  = -0.00573;
 733   const Float_t cc  =  0.454;
 734   const Float_t cc2 =  cc*cc;
 735
 736   Float_t pr = aa * (bb + TMath::Exp(-x*x / (2. * cc2)));
 737
 738   return (pr);
 739
 740 }
 741
 742 //_____________________________________________________________________________
 743 void AliTRDv1::SetSensPlane(Int_t iplane)
 744 {
 745   //
 746   // Defines the hit-sensitive plane (1-6)
 747   //
 748
 749   if ((iplane < 0) || (iplane > 6)) {
 750     printf("Wrong input value: %d\n",iplane);
 751     printf("Use standard setting\n");
 752     fSensPlane  = 0;
 753     fSensSelect = 0;
 754     return;
 755   }
 756
 757   fSensSelect = 1;
 758   fSensPlane  = iplane;
 759
 760 }
 761
 762 //_____________________________________________________________________________
 763 void AliTRDv1::SetSensChamber(Int_t ichamber)
 764 {
 765   //
 766   // Defines the hit-sensitive chamber (1-5)
 767   //
 768
 769   if ((ichamber < 0) || (ichamber > 5)) {
 770     printf("Wrong input value: %d\n",ichamber);
 771     printf("Use standard setting\n");
 772     fSensChamber = 0;
 773     fSensSelect  = 0;
 774     return;
 775   }
 776
 777   fSensSelect  = 1;
 778   fSensChamber = ichamber;
 779
 780 }
 781
 782 //_____________________________________________________________________________
 783 void AliTRDv1::SetSensSector(Int_t isector)
 784 {
 785   //
 786   // Defines the hit-sensitive sector (1-18)
 787   //
 788
 789   if ((isector < 0) || (isector > 18)) {
 790     printf("Wrong input value: %d\n",isector);
 791     printf("Use standard setting\n");
 792     fSensSector = 0;
 793     fSensSelect = 0;
 794     return;
 795   }
 796
 797   fSensSelect = 1;
 798   fSensSector = isector;
 799
 800 }
 801
 802 //_____________________________________________________________________________
 803 void AliTRDv1::StepManager()
 804 {
 805   //
 806   // Called at every step in the Transition Radiation Detector version 2.
 807   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 808   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 809   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 810   // a spectrum taken from Ermilova et al.
 811   //
 812
 813   Int_t    iIdSens, icSens;
 814   Int_t    iIdSpace, icSpace;
 815   Int_t    iIdChamber, icChamber;
 816   Int_t    vol[3];
 817   Int_t    iPid;
 818
 819   Float_t  hits[4];
 820   Float_t  random[1];
 821   Float_t  charge;
 822   Float_t  aMass;
 823
 824   Double_t pTot;
 825   Double_t qTot;
 826   Double_t eDelta;
 827   Double_t betaGamma, pp;
 828
 829   TLorentzVector pos, mom;
 830   TClonesArray  &lhits = *fHits;
 831
 832   const Double_t kBig = 1.0E+12;
 833
 834   // Ionization energy
 835   const Float_t kWion    = 22.04;
 836   // Maximum energy for e+ e- g for the step-size calculation
 837   const Float_t kPTotMax = 0.002;
 838   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 839   // taken from: Allison + Comb, Ann. Rev. Nucl. Sci. (1980), 30, 253
 840   //const Double_t kPlateau = 1.70;
 841   // the averaged value (26/3/99)
 842   const Float_t kPlateau = 1.55;
 843   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 844   const Float_t kPrim    = 48.0;
 845   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 846   const Float_t kPoti    = 12.1;
 847
 848   // Set the maximum step size to a very large number for all
 849   // neutral particles and those outside the driftvolume
 850   gMC->SetMaxStep(kBig);
 851
 852   // Use only charged tracks
 853   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 854       (!gMC->IsTrackStop()       ) &&
 855       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 856
 857     // Inside a sensitive volume?
 858     iIdSens = gMC->CurrentVolID(icSens);
 859     if (iIdSens == fIdSens) {
 860
 861       iIdSpace   = gMC->CurrentVolOffID(4,icSpace  );
 862       iIdChamber = gMC->CurrentVolOffID(1,icChamber);
 863
 864       // Calculate the energy of the delta-electrons
 865       eDelta = TMath::Exp(fDeltaE->GetRandom()) - kPoti;
 866       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 867
 868       // The number of secondary electrons created
 869       qTot = (Double_t) ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
 870
 871       // The hit coordinates and charge
 872       gMC->TrackPosition(pos);
 873       hits[0] = pos[0];
 874       hits[1] = pos[1];
 875       hits[2] = pos[2];
 876       hits[3] = qTot;
 877
 878       // The sector number
 879       Float_t phi = pos[1] != 0 ? kRaddeg*TMath::ATan2(pos[0],pos[1]) : (pos[0] > 0 ? 180. : 0.);
 880       vol[0] = ((Int_t) (phi / 20)) + 1;
 881
 882       // The chamber number
 883       //   1: outer left
 884       //   2: middle left
 885       //   3: inner
 886       //   4: middle right
 887       //   5: outer right
 888       if      (iIdChamber == fIdChamber1)
 889         vol[1] = (hits[2] < 0 ? 1 : 5);
 890       else if (iIdChamber == fIdChamber2)
 891         vol[1] = (hits[2] < 0 ? 2 : 4);
 892       else if (iIdChamber == fIdChamber3)
 893         vol[1] = 3;
 894
 895       // The plane number
 896       vol[2] = icChamber - TMath::Nint((Float_t) (icChamber / 7)) * 6;
 897
 898       // Check on selected volumes
 899       Int_t addthishit = 1;
 900       if (fSensSelect) {
 901         if ((fSensPlane)   && (vol[2] != fSensPlane  )) addthishit = 0;
 902         if ((fSensChamber) && (vol[1] != fSensChamber)) addthishit = 0;
 903         if ((fSensSector)  && (vol[0] != fSensSector )) addthishit = 0;
 904       }
 905
 906       // Add this hit
 907       if (addthishit) {
 908
 909         new(lhits[fNhits++]) AliTRDhit(fIshunt,gAlice->CurrentTrack(),vol,hits);
 910
 911         // The energy loss according to Bethe Bloch
 912         gMC->TrackMomentum(mom);
 913         pTot = mom.Rho();
 914         iPid = gMC->TrackPid();
 915         if ( (iPid >  3) ||
 916             ((iPid <= 3) && (pTot < kPTotMax))) {
 917           aMass     = gMC->TrackMass();
 918           betaGamma = pTot / aMass;
 919           pp        = kPrim * BetheBloch(betaGamma);
 920           // Take charge > 1 into account
 921           charge = gMC->TrackCharge();
 922           if (TMath::Abs(charge) > 1) pp = pp * charge*charge;
 923         }
 924         // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 925         else {
 926           pp = kPrim * kPlateau;
 927         }
 928
 929         // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 930         if (pp > 0) {
 931           do
 932             gMC->Rndm(random,1);
 933           while ((random[0] == 1.) || (random[0] == 0.));
 934           gMC->SetMaxStep( - TMath::Log(random[0]) / pp);
 935         }
 936
 937       }
 938       else {
 939         // set step size to maximal value
 940         gMC->SetMaxStep(kBig);
 941       }
 942
 943     }
 944
 945   }
 946
 947 }
 948
 949 //_____________________________________________________________________________
 950 Double_t AliTRDv1::BetheBloch(Double_t bg)
 951 {
 952   //
 953   // Parametrization of the Bethe-Bloch-curve
 954   // The parametrization is the same as for the TPC and is taken from Lehrhaus.
 955   //
 956
 957   // This parameters have been adjusted to averaged values from GEANT
 958   const Double_t kP1 = 7.17960e-02;
 959   const Double_t kP2 = 8.54196;
 960   const Double_t kP3 = 1.38065e-06;
 961   const Double_t kP4 = 5.30972;
 962   const Double_t kP5 = 2.83798;
 963
 964   // This parameters have been adjusted to Xe-data found in:
 965   // Allison & Cobb, Ann. Rev. Nucl. Sci. (1980), 30, 253
 966   //const Double_t kP1 = 0.76176E-1;
 967   //const Double_t kP2 = 10.632;
 968   //const Double_t kP3 = 3.17983E-6;
 969   //const Double_t kP4 = 1.8631;
 970   //const Double_t kP5 = 1.9479;
 971
 972   if (bg > 0) {
 973     Double_t yy = bg / TMath::Sqrt(1. + bg*bg);
 974     Double_t aa = TMath::Power(yy,kP4);
 975     Double_t bb = TMath::Power((1./bg),kP5);
 976              bb = TMath::Log(kP3 + bb);
 977     return ((kP2 - aa - bb)*kP1 / aa);
 978   }
 979   else
 980     return 0;
 981
 982 }
 983
 984 //_____________________________________________________________________________
 985 Double_t Ermilova(Double_t *x, Double_t *)
 986 {
 987   //
 988   // Calculates the delta-ray energy distribution according to Ermilova.
 989   // Logarithmic scale !
 990   //
 991
 992   Double_t energy;
 993   Double_t dpos;
 994   Double_t dnde;
 995
 996   Int_t    pos1, pos2;
 997
 998   const Int_t nV = 31;
 999
1000   Float_t vxe[nV] = { 2.3026, 2.9957, 3.4012, 3.6889, 3.9120
1001                     , 4.0943, 4.2485, 4.3820, 4.4998, 4.6052
1002                     , 4.7005, 5.0752, 5.2983, 5.7038, 5.9915
1003                     , 6.2146, 6.5221, 6.9078, 7.3132, 7.6009
1004                     , 8.0064, 8.5172, 8.6995, 8.9872, 9.2103
1005                     , 9.4727, 9.9035,10.3735,10.5966,10.8198
1006                     ,11.5129 };
1007
1008   Float_t vye[nV] = { 80.0  , 31.0  , 23.3  , 21.1  , 21.0
1009                     , 20.9  , 20.8  , 20.0  , 16.0  , 11.0
1010                     ,  8.0  ,  6.0  ,  5.2  ,  4.6  ,  4.0
1011                     ,  3.5  ,  3.0  ,  1.4  ,  0.67 ,  0.44
1012                     ,  0.3  ,  0.18 ,  0.12 ,  0.08 ,  0.056
1013                     ,  0.04 ,  0.023,  0.015,  0.011,  0.01
1014                     ,  0.004 };
1015
1016   energy = x[0];
1017
1018   // Find the position
1019   pos1 = pos2 = 0;
1020   dpos = 0;
1021   do {
1022     dpos = energy - vxe[pos2++];
1023   }
1024   while (dpos > 0);
1025   pos2--;
1026   if (pos2 > nV) pos2 = nV;
1027   pos1 = pos2 - 1;
1028
1029   // Differentiate between the sampling points
1030   dnde = (vye[pos1] - vye[pos2]) / (vxe[pos2] - vxe[pos1]);
1031
1032   return dnde;
1033
1034 }
1035
1036 //_____________________________________________________________________________
1037 void AliTRDv1::Pads2XYZ(Float_t *pads, Float_t *pos)
1038 {
1039   // Method to convert pad coordinates (row,col,time)
1040   // into ALICE reference frame coordinates (x,y,z)
1041
1042   Int_t        chamber   = (Int_t) pads[0];     // chamber info (1-5)
1043   Int_t        sector    = (Int_t) pads[1];     // sector info  (1-18)
1044   Int_t        plane     = (Int_t) pads[2];     // plane info   (1-6)
1045
1046   Int_t        icham     = chamber - 1;         // chamber info (0-4)
1047   Int_t        isect     = sector  - 1;         // sector info  (0-17)
1048   Int_t        iplan     = plane   - 1;         // plane info   (0-5)
1049
1050   Float_t      padRow    = pads[3];             // Pad Row position
1051   Float_t      padCol    = pads[4];             // Pad Column position
1052   Float_t      timeSlice = pads[5];             // Time "position"
1053
1054   // calculate (x,y) position in rotated chamber
1055   Float_t yRot = fCol0[iplan]               + padCol    * fColPadSize;
1056   Float_t xRot = fTime0[iplan]              + timeSlice * fTimeBinSize;
1057   // calculate z-position:
1058   Float_t z    = fRow0[iplan][icham][isect] + padRow    * fRowPadSize;
1059
1060   /**
1061     rotate chamber back to original position
1062     1. mirror at y-axis, 2. rotate back to position (-phi)
1063     / cos(phi) -sin(phi) \   / -1 0 \     / -cos(phi) -sin(phi) \
1064     \ sin(phi)  cos(phi) / * \  0 1 /  =  \ -sin(phi)  cos(phi) /
1065   **/
1066   //Float_t phi = 2*kPI / kNsect * ((Float_t) sector - 0.5);
1067   //Float_t x = -xRot * TMath::Cos(phi) - yRot * TMath::Sin(phi);
1068   //Float_t y = -xRot * TMath::Sin(phi) + yRot * TMath::Cos(phi);
1069   Float_t phi = 2*kPI / kNsect * ((Float_t) sector - 0.5);
1070   Float_t x   = -xRot * TMath::Cos(phi) + yRot * TMath::Sin(phi);
1071   Float_t y   =  xRot * TMath::Sin(phi) + yRot * TMath::Cos(phi);
1072
1073   // Setting values
1074   pos[0] = x;
1075   pos[1] = y;
1076   pos[2] = z;
1077
1078 }
1079
1080 //_____________________________________________________________________________
1081 Float_t AliTRDv1::Unfold(Float_t eps, Float_t* padSignal)
1082 {
1083   // Method to unfold neighbouring maxima.
1084   // The charge ratio on the overlapping pad is calculated
1085   // until there is no more change within the range given by eps.
1086   // The resulting ratio is then returned to the calling method.
1087
1088   Int_t   itStep            = 0;      // count iteration steps
1089
1090   Float_t ratio             = 0.5;    // start value for ratio
1091   Float_t prevRatio         = 0;      // store previous ratio
1092
1093   Float_t newLeftSignal[3]  = {0};    // array to store left cluster signal
1094   Float_t newRightSignal[3] = {0};    // array to store right cluster signal
1095
1096   // start iteration:
1097   while ((TMath::Abs(prevRatio - ratio) > eps) && (itStep < 10)) {
1098
1099     itStep++;
1100     prevRatio = ratio;
1101
1102     // cluster position according to charge ratio
1103     Float_t maxLeft  = (ratio*padSignal[2] - padSignal[0]) /
1104                        (padSignal[0] + padSignal[1] + ratio*padSignal[2]);
1105     Float_t maxRight = (padSignal[4] - (1-ratio)*padSignal[2]) /
1106                        ((1-ratio)*padSignal[2] + padSignal[3] + padSignal[4]);
1107
1108     // set cluster charge ratio
1109     Float_t ampLeft  = padSignal[1];
1110     Float_t ampRight = padSignal[3];
1111
1112     // apply pad response to parameters
1113     newLeftSignal[0] = ampLeft*PadResponse(-1 - maxLeft);
1114     newLeftSignal[1] = ampLeft*PadResponse( 0 - maxLeft);
1115     newLeftSignal[2] = ampLeft*PadResponse( 1 - maxLeft);
1116
1117     newRightSignal[0] = ampRight*PadResponse(-1 - maxRight);
1118     newRightSignal[1] = ampRight*PadResponse( 0 - maxRight);
1119     newRightSignal[2] = ampRight*PadResponse( 1 - maxRight);
1120
1121     // calculate new overlapping ratio
1122     ratio = newLeftSignal[2]/(newLeftSignal[2] + newRightSignal[0]);
1123
1124   }
1125
1126   return ratio;
1127
1128 }
1129