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(const AliTRDv1 &trd)
  86   :AliTRD(trd)
  87   ,fTRon(trd.fTRon)
  88   ,fTR(NULL)
  89   ,fTypeOfStepManager(trd.fTypeOfStepManager)
  90   ,fStepSize(trd.fStepSize)
  91   ,fDeltaE(NULL)
  92   ,fDeltaG(NULL)
  93   ,fTrackLength0(trd.fTrackLength0)
  94   ,fPrimaryTrackPid(trd.fPrimaryTrackPid)
  95 {
  96   //
  97   // Copy constructor
  98   //
  99
 100   fDeltaE->Copy(*((AliTRDv1 &) trd).fDeltaE);
 101   fDeltaG->Copy(*((AliTRDv1 &) trd).fDeltaG);
 102   fTR->Copy(*((AliTRDv1 &) trd).fTR);
 103
 104 }
 105
 106 //_____________________________________________________________________________
 107 AliTRDv1::~AliTRDv1()
 108 {
 109   //
 110   // AliTRDv1 destructor
 111   //
 112
 113   if (fDeltaE) {
 114     delete fDeltaE;
 115     fDeltaE = 0;
 116   }
 117
 118   if (fDeltaG) {
 119     delete fDeltaG;
 120     fDeltaG = 0;
 121   }
 122
 123   if (fTR) {
 124     delete fTR;
 125     fTR     = 0;
 126   }
 127
 128 }
 129
 130 //_____________________________________________________________________________
 131 AliTRDv1 &AliTRDv1::operator=(const AliTRDv1 &trd)
 132 {
 133   //
 134   // Assignment operator
 135   //
 136
 137   if (this != &trd) ((AliTRDv1 &) trd).Copy(*this);
 138
 139   return *this;
 140
 141 }
 142
 143 //_____________________________________________________________________________
 144 void AliTRDv1::Copy(TObject &trd) const
 145 {
 146   //
 147   // Copy function
 148   //
 149
 150   ((AliTRDv1 &) trd).fTypeOfStepManager = fTypeOfStepManager;
 151   ((AliTRDv1 &) trd).fStepSize          = fStepSize;
 152   ((AliTRDv1 &) trd).fTRon              = fTRon;
 153   ((AliTRDv1 &) trd).fTrackLength0      = fTrackLength0;
 154   ((AliTRDv1 &) trd).fPrimaryTrackPid   = fPrimaryTrackPid;
 155
 156   fDeltaE->Copy(*((AliTRDv1 &) trd).fDeltaE);
 157   fDeltaG->Copy(*((AliTRDv1 &) trd).fDeltaG);
 158   fTR->Copy(*((AliTRDv1 &) trd).fTR);
 159
 160 }
 161
 162 //_____________________________________________________________________________
 163 void AliTRDv1::AddAlignableVolumes() const
 164 {
 165   //
 166   // Create entries for alignable volumes associating the symbolic volume
 167   // name with the corresponding volume path. Needs to be syncronized with
 168   // eventual changes in the geometry.
 169   //
 170
 171   TString volPath;
 172   TString symName;
 173
 174   TString vpStr  = "ALIC_1/B077_1/BSEGMO";
 175   TString vpApp1 = "_1/BTRD";
 176   TString vpApp2 = "_1";
 177   TString vpApp3 = "/UTR1_1/UTS1_1/UTI1_1/UT";
 178
 179   TString snStr  = "TRD/sm";
 180   TString snApp1 = "/st";
 181   TString snApp2 = "/pl";
 182
 183   //
 184   // The super modules
 185   // The symbolic names are: TRD/sm00
 186   //                           ...
 187   //                         TRD/sm17
 188   //
 189   for (Int_t isect = 0; isect < AliTRDgeometry::Nsect(); isect++) {
 190
 191     volPath  = vpStr;
 192     volPath += isect;
 193     volPath += vpApp1;
 194     volPath += isect;
 195     volPath += vpApp2;
 196
 197     symName  = snStr;
 198     symName += Form("%02d",isect);
 199
 200     gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data());
 201
 202   }
 203
 204   //
 205   // The readout chambers
 206   // The symbolic names are: TRD/sm00/st0/pl0
 207   //                           ...
 208   //                         TRD/sm17/st4/pl5
 209   //
 210   for (Int_t isect = 0; isect < AliTRDgeometry::Nsect(); isect++) {
 211     for (Int_t icham = 0; icham < AliTRDgeometry::Ncham(); icham++) {
 212       for (Int_t iplan = 0; iplan < AliTRDgeometry::Nplan(); iplan++) {
 213
 214         Int_t idet = AliTRDgeometry::GetDetectorSec(iplan,icham);
 215
 216         volPath  = vpStr;
 217         volPath += isect;
 218         volPath += vpApp1;
 219         volPath += isect;
 220         volPath += vpApp2;
 221         volPath += vpApp3;
 222         volPath += Form("%02d",idet);
 223         volPath += vpApp2;
 224
 225         symName  = snStr;
 226         symName += Form("%02d",isect);
 227         symName += snApp1;
 228         symName += icham;
 229         symName += snApp2;
 230         symName += iplan;
 231
 232         gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data());
 233
 234       }
 235     }
 236   }
 237
 238 }
 239
 240 //_____________________________________________________________________________
 241 void AliTRDv1::CreateGeometry()
 242 {
 243   //
 244   // Create the GEANT geometry for the Transition Radiation Detector - Version 1
 245   // This version covers the full azimuth.
 246   //
 247
 248   // Check that FRAME is there otherwise we have no place where to put the TRD
 249   AliModule* frame = gAlice->GetModule("FRAME");
 250   if (!frame) {
 251     AliError("TRD needs FRAME to be present\n");
 252     return;
 253   }
 254
 255   // Define the chambers
 256   AliTRD::CreateGeometry();
 257
 258 }
 259
 260 //_____________________________________________________________________________
 261 void AliTRDv1::CreateMaterials()
 262 {
 263   //
 264   // Create materials for the Transition Radiation Detector version 1
 265   //
 266
 267   AliTRD::CreateMaterials();
 268
 269 }
 270
 271 //_____________________________________________________________________________
 272 void AliTRDv1::CreateTRhit(Int_t det)
 273 {
 274   //
 275   // Creates an electron cluster from a TR photon.
 276   // The photon is assumed to be created a the end of the radiator. The
 277   // distance after which it deposits its energy takes into account the
 278   // absorbtion of the entrance window and of the gas mixture in drift
 279   // volume.
 280   //
 281
 282   // PDG code electron
 283   const Int_t   kPdgElectron = 11;
 284
 285   // Ionization energy
 286   const Float_t kWion        = 23.53;
 287
 288   // Maximum number of TR photons per track
 289   const Int_t   kNTR         = 50;
 290
 291   TLorentzVector mom;
 292   TLorentzVector pos;
 293
 294   // Create TR at the entrance of the chamber
 295   if (gMC->IsTrackEntering()) {
 296
 297     // Create TR only for electrons
 298     Int_t iPdg = gMC->TrackPid();
 299     if (TMath::Abs(iPdg) != kPdgElectron) {
 300       return;
 301     }
 302
 303     Float_t eTR[kNTR];
 304     Int_t   nTR;
 305
 306     // Create TR photons
 307     gMC->TrackMomentum(mom);
 308     Float_t pTot = mom.Rho();
 309     fTR->CreatePhotons(iPdg,pTot,nTR,eTR);
 310     if (nTR > kNTR) {
 311       AliFatal(Form("Boundary error: nTR = %d, kNTR = %d",nTR,kNTR));
 312     }
 313
 314     // Loop through the TR photons
 315     for (Int_t iTR = 0; iTR < nTR; iTR++) {
 316
 317       Float_t energyMeV = eTR[iTR] * 0.001;
 318       Float_t energyeV  = eTR[iTR] * 1000.0;
 319       Float_t absLength = 0.0;
 320       Float_t sigma     = 0.0;
 321
 322       // Take the absorbtion in the entrance window into account
 323       Double_t muMy = fTR->GetMuMy(energyMeV);
 324       sigma         = muMy * fFoilDensity;
 325       if (sigma > 0.0) {
 326         absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
 327         if (absLength < AliTRDgeometry::MyThick()) {
 328           continue;
 329         }
 330       }
 331       else {
 332         continue;
 333       }
 334
 335       // The absorbtion cross sections in the drift gas
 336       // Gas-mixture (Xe/CO2)
 337       Double_t muXe = fTR->GetMuXe(energyMeV);
 338       Double_t muCO = fTR->GetMuCO(energyMeV);
 339       sigma = (0.85 * muXe + 0.15 * muCO) * fGasDensity * fTR->GetTemp();
 340
 341       // The distance after which the energy of the TR photon
 342       // is deposited.
 343       if (sigma > 0.0) {
 344         absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
 345         if (absLength > (AliTRDgeometry::DrThick()
 346                        + AliTRDgeometry::AmThick())) {
 347           continue;
 348         }
 349       }
 350       else {
 351         continue;
 352       }
 353
 354       // The position of the absorbtion
 355       Float_t posHit[3];
 356       gMC->TrackPosition(pos);
 357       posHit[0] = pos[0] + mom[0] / pTot * absLength;
 358       posHit[1] = pos[1] + mom[1] / pTot * absLength;
 359       posHit[2] = pos[2] + mom[2] / pTot * absLength;
 360
 361       // Create the charge
 362       Int_t q = ((Int_t) (energyeV / kWion));
 363
 364       // Add the hit to the array. TR photon hits are marked
 365       // by negative charge
 366       AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 367             ,det
 368             ,posHit
 369             ,-q
 370             ,kTRUE);
 371
 372     }
 373
 374   }
 375
 376 }
 377
 378 //_____________________________________________________________________________
 379 void AliTRDv1::Init()
 380 {
 381   //
 382   // Initialise Transition Radiation Detector after geometry has been built.
 383   //
 384
 385   AliTRD::Init();
 386
 387   AliDebug(1,"Slow simulator\n");
 388
 389   // Switch on TR simulation as default
 390   if (!fTRon) {
 391     AliInfo("TR simulation off");
 392   }
 393   else {
 394     fTR = new AliTRDsim();
 395   }
 396
 397   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 398   const Float_t kPoti = 12.1;
 399   // Maximum energy (50 keV);
 400   const Float_t kEend = 50000.0;
 401   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 402   Float_t poti        = TMath::Log(kPoti);
 403   Float_t eEnd        = TMath::Log(kEend);
 404
 405   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 406   fDeltaE = new TF1("deltae" ,Ermilova ,poti,eEnd,0);
 407
 408   // Geant3 distribution for the delta-ray spectrum
 409   fDeltaG = new TF1("deltag",IntSpecGeant,2.421257,28.536469,0);
 410
 411   AliDebug(1,"+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++");
 412
 413 }
 414
 415 //_____________________________________________________________________________
 416 void AliTRDv1::StepManager()
 417 {
 418   //
 419   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 420   // along its path across the drift volume.
 421   //
 422
 423   switch (fTypeOfStepManager) {
 424    case 0:
 425     StepManagerErmilova();
 426     break;
 427    case 1:
 428     StepManagerGeant();
 429     break;
 430    case 2:
 431     StepManagerFixedStep();
 432     break;
 433    default:
 434     AliWarning("Not a valid Step Manager.");
 435   }
 436
 437 }
 438
 439 //_____________________________________________________________________________
 440 void AliTRDv1::SelectStepManager(Int_t t)
 441 {
 442   //
 443   // Selects a step manager type:
 444   //   0 - Ermilova
 445   //   1 - Geant3
 446   //   2 - Fixed step size
 447   //
 448
 449   fTypeOfStepManager = t;
 450   AliInfo(Form("Step Manager type %d was selected",fTypeOfStepManager));
 451
 452 }
 453
 454 //_____________________________________________________________________________
 455 void AliTRDv1::StepManagerGeant()
 456 {
 457   //
 458   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 459   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 460   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 461   // a spectrum taken from Geant3.
 462   //
 463   // Version by A. Bercuci
 464   //
 465
 466   Int_t    pla = 0;
 467   Int_t    cha = 0;
 468   Int_t    sec = 0;
 469   Int_t    det = 0;
 470   Int_t    iPdg;
 471   Int_t    qTot;
 472
 473   Float_t  hits[3];
 474   Float_t  charge;
 475   Float_t  aMass;
 476
 477   Double_t pTot     = 0;
 478   Double_t eDelta;
 479   Double_t betaGamma;
 480   Double_t pp;
 481   Double_t stepSize = 0;
 482
 483   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 484   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 485
 486   TString  cIdCurrent;
 487   TString  cIdSensDr = "J";
 488   TString  cIdSensAm = "K";
 489   Char_t   cIdChamber[3];
 490            cIdChamber[2] = 0;
 491
 492   TLorentzVector pos;
 493   TLorentzVector mom;
 494
 495   TArrayI        processes;
 496
 497   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
 498   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
 499   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
 500
 501   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
 502   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
 503   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g
 504
 505   // Minimum energy for the step size adjustment
 506   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
 507   // energy threshold for production of delta electrons
 508   const Float_t  kECut        = 1.0e4;
 509   // Parameters entering the parametrized range for delta electrons
 510   const Float_t  kRa          = 5.37e-4;
 511   const Float_t  kRb          = 0.9815;
 512   const Float_t  kRc          = 3.123e-3;
 513   // Gas density -> To be made user adjustable !
 514   // [0.85*0.00549+0.15*0.00186 (Xe-CO2 85-15)]
 515   const Float_t  kRho         = 0.004945 ;
 516
 517   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 518   // The averaged value (26/3/99)
 519   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
 520   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 521   const Float_t  kPrim        = 19.34;
 522   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 523   const Float_t  kPoti        = 12.1;
 524   // PDG code electron
 525   const Int_t    kPdgElectron = 11;
 526
 527   // Set the maximum step size to a very large number for all
 528   // neutral particles and those outside the driftvolume
 529   gMC->SetMaxStep(kBig);
 530
 531   // Use only charged tracks
 532   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 533       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 534
 535     // Inside a sensitive volume?
 536     drRegion = kFALSE;
 537     amRegion = kFALSE;
 538     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 539     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 540       drRegion = kTRUE;
 541     }
 542     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 543       amRegion = kTRUE;
 544     }
 545     if (drRegion || amRegion) {
 546
 547       // The hit coordinates and charge
 548       gMC->TrackPosition(pos);
 549       hits[0] = pos[0];
 550       hits[1] = pos[1];
 551       hits[2] = pos[2];
 552
 553       // The sector number (0 - 17)
 554       // The numbering goes clockwise and starts at y = 0
 555       Float_t phi = kRaddeg*TMath::ATan2(pos[0],pos[1]);
 556       if (phi < 90.0) {
 557         phi = phi + 270.0;
 558       }
 559       else {
 560         phi = phi -  90.0;
 561       }
 562       sec = ((Int_t) (phi / 20.0));
 563
 564       // The plane and chamber number
 565       cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
 566       cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
 567       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
 568       cha = kNcham - ((Int_t) idChamber / kNplan) - 1;
 569       pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
 570
 571       // Check on selected volumes
 572       Int_t addthishit = 1;
 573
 574       // Add this hit
 575       if (addthishit) {
 576
 577         // The detector number
 578         det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 579
 580         // Special hits only in the drift region
 581         if (drRegion) {
 582
 583           // Create a track reference at the entrance and
 584           // exit of each chamber that contain the
 585           // momentum components of the particle
 586           if (gMC->IsTrackEntering() ||
 587               gMC->IsTrackExiting()) {
 588             gMC->TrackMomentum(mom);
 589             AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 590           }
 591
 592           if (gMC->IsTrackEntering() &&
 593               !gMC->IsNewTrack()) {
 594             // determine if hit belong to primary track
 595             fPrimaryTrackPid = gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber();
 596             // determine track length when entering the detector
 597             fTrackLength0    = gMC->TrackLength();
 598           }
 599
 600           // Create the hits from TR photons
 601           if (fTR) CreateTRhit(det);
 602
 603         }
 604
 605         // Calculate the energy of the delta-electrons
 606         // modified by Alex Bercuci (A.Bercuci@gsi.de) on 26.01.06
 607         // take into account correlation with the underlying GEANT tracking
 608         // mechanism. see
 609         // http://www-linux.gsi.de/~abercuci/Contributions/TRD/index.html
 610         //
 611         // determine the most significant process (last on the processes list)
 612         // which caused this hit
 613         gMC->StepProcesses(processes);
 614         Int_t nofprocesses = processes.GetSize();
 615         Int_t pid;
 616         if (!nofprocesses) {
 617           pid = 0;
 618         }
 619         else {
 620           pid = processes[nofprocesses-1];
 621         }
 622
 623         // generate Edep according to GEANT parametrisation
 624         eDelta = TMath::Exp(fDeltaG->GetRandom()) - kPoti;
 625         eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 626         Float_t prRange = 0.0;
 627         Float_t range   = gMC->TrackLength() - fTrackLength0;
 628         // merge GEANT tracker information with locally cooked one
 629         if (gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber() == fPrimaryTrackPid) {
 630           if      (pid == 27) {
 631             if (eDelta >= kECut) {
 632               prRange = kRa * eDelta * 0.001
 633                       * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
 634               if (prRange >= (3.7 - range)) {
 635                 eDelta *= 0.1;
 636               }
 637             }
 638           }
 639           else if (pid ==  1) {
 640             if (eDelta <  kECut) {
 641               eDelta *= 0.5;
 642             }
 643             else {
 644               prRange = kRa * eDelta * 0.001
 645                       * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
 646               if (prRange >= ((AliTRDgeometry::DrThick()
 647                              + AliTRDgeometry::AmThick()) - range)) {
 648                 eDelta *= 0.05;
 649               }
 650               else {
 651                 eDelta *= 0.5;
 652               }
 653             }
 654           }
 655           else {
 656             eDelta = 0.0;
 657           }
 658         }
 659         else {
 660           eDelta = 0.0;
 661         }
 662
 663         // Generate the electron cluster size
 664         if (eDelta == 0.0) {
 665           qTot = 0;
 666         }
 667         else {
 668           qTot = ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
 669         }
 670
 671         // Create a new dEdx hit
 672         AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 673               ,det
 674               ,hits
 675               ,qTot
 676               ,drRegion);
 677
 678         // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 679         // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
 680         aMass = gMC->TrackMass();
 681         if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
 682
 683           // The energy loss according to Bethe Bloch
 684           iPdg = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
 685           if ((iPdg != kPdgElectron) ||
 686               ((iPdg == kPdgElectron) &&
 687                (pTot  < kPTotMaxEl))) {
 688             gMC->TrackMomentum(mom);
 689             pTot      = mom.Rho();
 690             betaGamma = pTot / aMass;
 691             pp        = BetheBlochGeant(betaGamma);
 692             // Take charge > 1 into account
 693             charge     = gMC->TrackCharge();
 694             if (TMath::Abs(charge) > 1) {
 695               pp = pp * charge*charge;
 696             }
 697           }
 698           else {
 699             // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 700             pp = kPrim * kPlateau;
 701           }
 702
 703           Int_t nsteps = 0;
 704           do {
 705             nsteps = gRandom->Poisson(pp);
 706           } while(!nsteps);
 707           stepSize = 1.0 / nsteps;
 708           gMC->SetMaxStep(stepSize);
 709
 710         }
 711
 712       }
 713
 714     }
 715
 716   }
 717
 718 }
 719
 720 //_____________________________________________________________________________
 721 void AliTRDv1::StepManagerErmilova()
 722 {
 723   //
 724   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 725   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 726   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 727   // a spectrum taken from Ermilova et al.
 728   //
 729
 730   Int_t    pla = 0;
 731   Int_t    cha = 0;
 732   Int_t    sec = 0;
 733   Int_t    det = 0;
 734   Int_t    iPdg;
 735   Int_t    qTot;
 736
 737   Float_t  hits[3];
 738   Double_t random[1];
 739   Float_t  charge;
 740   Float_t  aMass;
 741
 742   Double_t pTot     = 0.0;
 743   Double_t eDelta;
 744   Double_t betaGamma;
 745   Double_t pp;
 746   Double_t stepSize;
 747
 748   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 749   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 750
 751   TString  cIdCurrent;
 752   TString  cIdSensDr = "J";
 753   TString  cIdSensAm = "K";
 754   Char_t   cIdChamber[3];
 755            cIdChamber[2] = 0;
 756
 757   TLorentzVector pos;
 758   TLorentzVector mom;
 759
 760   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
 761   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
 762   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
 763
 764   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
 765   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
 766   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g
 767
 768   // Minimum energy for the step size adjustment
 769   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
 770
 771   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 772   // The averaged value (26/3/99)
 773   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
 774   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 775   const Float_t  kPrim        = 48.0;
 776   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 777   const Float_t  kPoti        = 12.1;
 778   // PDG code electron
 779   const Int_t    kPdgElectron = 11;
 780
 781   // Set the maximum step size to a very large number for all
 782   // neutral particles and those outside the driftvolume
 783   gMC->SetMaxStep(kBig);
 784
 785   // Use only charged tracks
 786   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 787       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 788
 789     // Inside a sensitive volume?
 790     drRegion = kFALSE;
 791     amRegion = kFALSE;
 792     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 793     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 794       drRegion = kTRUE;
 795     }
 796     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 797       amRegion = kTRUE;
 798     }
 799     if (drRegion || amRegion) {
 800
 801       // The hit coordinates and charge
 802       gMC->TrackPosition(pos);
 803       hits[0] = pos[0];
 804       hits[1] = pos[1];
 805       hits[2] = pos[2];
 806
 807       // The sector number (0 - 17)
 808       // The numbering goes clockwise and starts at y = 0
 809       Float_t phi = kRaddeg*TMath::ATan2(pos[0],pos[1]);
 810       if (phi < 90.0) {
 811         phi = phi + 270.0;
 812       }
 813       else {
 814         phi = phi -  90.0;
 815       }
 816       sec = ((Int_t) (phi / 20.0));
 817
 818       // The plane and chamber number
 819       cIdChamber[0] = cIdCurrent[2];
 820       cIdChamber[1] = cIdCurrent[3];
 821       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
 822       cha = kNcham - ((Int_t) idChamber / kNplan) - 1;
 823       pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
 824
 825       // Check on selected volumes
 826       Int_t addthishit = 1;
 827
 828       // Add this hit
 829       if (addthishit) {
 830
 831         // The detector number
 832         det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 833
 834         // Special hits only in the drift region
 835         if (drRegion) {
 836
 837           // Create a track reference at the entrance and
 838           // exit of each chamber that contain the
 839           // momentum components of the particle
 840           if (gMC->IsTrackEntering() ||
 841               gMC->IsTrackExiting()) {
 842             gMC->TrackMomentum(mom);
 843             AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 844           }
 845           // Create the hits from TR photons
 846           if (fTR) {
 847             CreateTRhit(det);
 848           }
 849
 850         }
 851
 852         // Calculate the energy of the delta-electrons
 853         eDelta = TMath::Exp(fDeltaE->GetRandom()) - kPoti;
 854         eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 855         // Generate the electron cluster size
 856         if (eDelta == 0.0) {
 857           qTot = 0;
 858         }
 859         else {
 860           qTot = ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
 861         }
 862
 863         // Create a new dEdx hit
 864         if (drRegion) {
 865           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 866                 ,det
 867                 ,hits
 868                 ,qTot
 869                 ,kTRUE);
 870         }
 871         else {
 872           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 873                 ,det
 874                 ,hits
 875                 ,qTot
 876                 ,kFALSE);
 877         }
 878
 879         // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 880         // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
 881         aMass = gMC->TrackMass();
 882         if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
 883
 884           // The energy loss according to Bethe Bloch
 885           iPdg  = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
 886           if ((iPdg != kPdgElectron) ||
 887               ((iPdg == kPdgElectron) &&
 888                (pTot  < kPTotMaxEl))) {
 889             gMC->TrackMomentum(mom);
 890             pTot      = mom.Rho();
 891             betaGamma = pTot / aMass;
 892             pp        = kPrim * BetheBloch(betaGamma);
 893             // Take charge > 1 into account
 894             charge = gMC->TrackCharge();
 895             if (TMath::Abs(charge) > 1) {
 896               pp = pp * charge*charge;
 897             }
 898           }
 899           else {
 900             // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 901             pp = kPrim * kPlateau;
 902           }
 903
 904           if (pp > 0.0) {
 905             do {
 906               gMC->GetRandom()->RndmArray(1,random);
 907             }
 908             while ((random[0] == 1.0) ||
 909                    (random[0] == 0.0));
 910             stepSize = - TMath::Log(random[0]) / pp;
 911             gMC->SetMaxStep(stepSize);
 912           }
 913
 914         }
 915
 916       }
 917
 918     }
 919
 920   }
 921
 922 }
 923
 924 //_____________________________________________________________________________
 925 void AliTRDv1::StepManagerFixedStep()
 926 {
 927   //
 928   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 929   // along its path across the drift volume. The step size is fixed in
 930   // this version of the step manager.
 931   //
 932
 933   Int_t    pla = 0;
 934   Int_t    cha = 0;
 935   Int_t    sec = 0;
 936   Int_t    det = 0;
 937   Int_t    qTot;
 938
 939   Float_t  hits[3];
 940   Double_t eDep;
 941
 942   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 943   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 944
 945   TString  cIdCurrent;
 946   TString  cIdSensDr = "J";
 947   TString  cIdSensAm = "K";
 948   Char_t   cIdChamber[3];
 949   cIdChamber[2] = 0;
 950
 951   TLorentzVector pos;
 952   TLorentzVector mom;
 953
 954   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
 955   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
 956   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
 957
 958   const Double_t kBig         = 1.0e+12;
 959
 960   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
 961   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;  // Minimum energy for the step size adjustment
 962
 963   // Set the maximum step size to a very large number for all
 964   // neutral particles and those outside the driftvolume
 965   gMC->SetMaxStep(kBig);
 966
 967   // If not charged track or already stopped or disappeared, just return.
 968   if ((!gMC->TrackCharge()) ||
 969         gMC->IsTrackDisappeared()) return;
 970
 971   // Inside a sensitive volume?
 972   cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 973
 974   if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) drRegion = kTRUE;
 975   if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) amRegion = kTRUE;
 976
 977   if ((!drRegion) &&
 978       (!amRegion)) {
 979     return;
 980   }
 981
 982   // The hit coordinates and charge
 983   gMC->TrackPosition(pos);
 984   hits[0] = pos[0];
 985   hits[1] = pos[1];
 986   hits[2] = pos[2];
 987
 988   // The sector number (0 - 17)
 989   // The numbering goes clockwise and starts at y = 0
 990   Float_t phi = kRaddeg*TMath::ATan2(pos[0],pos[1]);
 991   if (phi < 90.0) {
 992     phi = phi + 270.0;
 993   }
 994   else {
 995     phi = phi -  90.0;
 996   }
 997   sec = ((Int_t) (phi / 20.0));
 998
 999   // The plane and chamber number
1000   cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
1001   cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
1002   Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
1003   cha = kNcham - ((Int_t) idChamber / kNplan) - 1;
1004   pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
1005
1006   // Check on selected volumes
1007   Int_t addthishit = 1;
1008
1009   if (!addthishit) {
1010     return;
1011   }
1012
1013   // The detector number
1014   det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
1015
1016   // 0: InFlight 1:Entering 2:Exiting
1017   Int_t trkStat = 0;
1018
1019   // Special hits only in the drift region
1020   if (drRegion) {
1021
1022     // Create a track reference at the entrance and exit of each
1023     // chamber that contain the momentum components of the particle
1024
1025     if (gMC->IsTrackEntering()) {
1026       gMC->TrackMomentum(mom);
1027       AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
1028       trkStat = 1;
1029     }
1030     if (gMC->IsTrackExiting()) {
1031       gMC->TrackMomentum(mom);
1032       AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
1033       trkStat = 2;
1034     }
1035
1036     // Create the hits from TR photons
1037     if (fTR) {
1038       CreateTRhit(det);
1039     }
1040
1041   }
1042
1043   // Calculate the charge according to GEANT Edep
1044   // Create a new dEdx hit
1045   eDep = TMath::Max(gMC->Edep(),0.0) * 1.0e+09;
1046   qTot = (Int_t) (eDep / kWion);
1047   AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
1048         ,det
1049         ,hits
1050         ,qTot
1051         ,drRegion);
1052
1053   // Set Maximum Step Size
1054   // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
1055   if ((gMC->Etot() - gMC->TrackMass()) < kEkinMinStep) {
1056     return;
1057   }
1058   gMC->SetMaxStep(fStepSize);
1059
1060 }
1061
1062 //_____________________________________________________________________________
1063 Double_t AliTRDv1::BetheBloch(Double_t bg)
1064 {
1065   //
1066   // Parametrization of the Bethe-Bloch-curve
1067   // The parametrization is the same as for the TPC and is taken from Lehrhaus.
1068   //
1069
1070   // This parameters have been adjusted to averaged values from GEANT
1071   const Double_t kP1    = 7.17960e-02;
1072   const Double_t kP2    = 8.54196;
1073   const Double_t kP3    = 1.38065e-06;
1074   const Double_t kP4    = 5.30972;
1075   const Double_t kP5    = 2.83798;
1076
1077   // Lower cutoff of the Bethe-Bloch-curve to limit step sizes
1078   const Double_t kBgMin = 0.8;
1079   const Double_t kBBMax = 6.83298;
1080
1081   if (bg > kBgMin) {
1082     Double_t yy = bg / TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1083     Double_t aa = TMath::Power(yy,kP4);
1084     Double_t bb = TMath::Power((1.0/bg),kP5);
1085              bb = TMath::Log(kP3 + bb);
1086     return ((kP2 - aa - bb) * kP1 / aa);
1087   }
1088   else {
1089     return kBBMax;
1090   }
1091
1092 }
1093
1094 //_____________________________________________________________________________
1095 Double_t AliTRDv1::BetheBlochGeant(Double_t bg)
1096 {
1097   //
1098   // Return dN/dx (number of primary collisions per centimeter)
1099   // for given beta*gamma factor.
1100   //
1101   // Implemented by K.Oyama according to GEANT 3 parametrization shown in
1102   // A.Andronic's webpage: http://www-alice.gsi.de/trd/papers/dedx/dedx.html
1103   // This must be used as a set with IntSpecGeant.
1104   //
1105
1106   Int_t    i = 0;
1107
1108   Double_t arrG[20]  = {     1.100000,     1.200000,     1.300000,     1.500000
1109                        ,     1.800000,     2.000000,     2.500000,     3.000000
1110                        ,     4.000000,     7.000000,    10.000000,    20.000000
1111                        ,    40.000000,    70.000000,   100.000000,   300.000000
1112                        ,   600.000000,  1000.000000,  3000.000000, 10000.000000 };
1113
1114   Double_t arrNC[20] = {    75.009056,    45.508083,    35.299252,    27.116327
1115                        ,    22.734999,    21.411915,    19.934095,    19.449375
1116                        ,    19.344431,    20.185553,    21.027925,    22.912676
1117                        ,    24.933352,    26.504053,    27.387468,    29.566597
1118                        ,    30.353779,    30.787134,    31.129285,    31.157350 };
1119
1120   // Betagamma to gamma
1121   Double_t g = TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1122
1123   // Find the index just before the point we need.
1124   for (i = 0; i < 18; i++) {
1125     if ((arrG[i]   < g) &&
1126         (arrG[i+1] > g)) {
1127       break;
1128     }
1129   }
1130
1131   // Simple interpolation.
1132   Double_t pp = ((arrNC[i+1] - arrNC[i]) / (arrG[i+1]  - arrG[i]))
1133               * (g - arrG[i]) + arrNC[i];
1134
1135   return pp;
1136
1137 }
1138
1139 //_____________________________________________________________________________
1140 Double_t Ermilova(Double_t *x, Double_t *)
1141 {
1142   //
1143   // Calculates the delta-ray energy distribution according to Ermilova.
1144   // Logarithmic scale !
1145   //
1146
1147   Double_t energy;
1148   Double_t dpos;
1149   Double_t dnde;
1150
1151   Int_t    pos1;
1152   Int_t    pos2;
1153
1154   const Int_t kNv = 31;
1155
1156   Float_t vxe[kNv] = {  2.3026,  2.9957,  3.4012,  3.6889,  3.9120
1157                      ,  4.0943,  4.2485,  4.3820,  4.4998,  4.6052
1158                      ,  4.7005,  5.0752,  5.2983,  5.7038,  5.9915
1159                      ,  6.2146,  6.5221,  6.9078,  7.3132,  7.6009
1160                      ,  8.0064,  8.5172,  8.6995,  8.9872,  9.2103
1161                      ,  9.4727,  9.9035, 10.3735, 10.5966, 10.8198
1162                      , 11.5129 };
1163
1164   Float_t vye[kNv] = { 80.0,    31.0,    23.3,    21.1,    21.0
1165                      , 20.9,    20.8,    20.0,    16.0,    11.0
1166                      ,  8.0,     6.0,     5.2,     4.6,     4.0
1167                      ,  3.5,     3.0,     1.4,     0.67,    0.44
1168                      ,  0.3,     0.18,    0.12,    0.08,    0.056
1169                      ,  0.04,    0.023,   0.015,   0.011,    0.01
1170                      ,  0.004  };
1171
1172   energy = x[0];
1173
1174   // Find the position
1175   pos1 = 0;
1176   pos2 = 0;
1177   dpos = 0;
1178   do {
1179     dpos = energy - vxe[pos2++];
1180   }
1181   while (dpos > 0);
1182   pos2--;
1183   if (pos2 > kNv) {
1184     pos2 = kNv - 1;
1185   }
1186   pos1 = pos2 - 1;
1187
1188   // Differentiate between the sampling points
1189   dnde = (vye[pos1] - vye[pos2]) / (vxe[pos2] - vxe[pos1]);
1190
1191   return dnde;
1192
1193 }
1194
1195 //_____________________________________________________________________________
1196 Double_t IntSpecGeant(Double_t *x, Double_t *)
1197 {
1198   //
1199   // Integrated spectrum from Geant3
1200   //
1201
1202   const Int_t npts = 83;
1203   Double_t arre[npts]    = {  2.421257,     2.483278,    2.534301,     2.592230
1204                            ,  2.672067,     2.813299,    3.015059,     3.216819
1205                            ,  3.418579,     3.620338,    3.868209,     3.920198
1206                            ,  3.978284,     4.063923,    4.186264,     4.308605
1207                            ,  4.430946,     4.553288,    4.724261,     4.837736
1208                            ,  4.999842,     5.161949,    5.324056,     5.486163
1209                            ,  5.679688,     5.752998,    5.857728,     5.962457
1210                            ,  6.067185,     6.171914,    6.315653,     6.393674
1211                            ,  6.471694,     6.539689,    6.597658,     6.655627
1212                            ,  6.710957,     6.763648,    6.816338,     6.876198
1213                            ,  6.943227,     7.010257,    7.106285,     7.252151
1214                            ,  7.460531,     7.668911,    7.877290,     8.085670
1215                            ,  8.302979,     8.353585,    8.413120,     8.483500
1216                            ,  8.541030,     8.592857,    8.668865,     8.820485
1217                            ,  9.037086,     9.253686,    9.470286,     9.686887
1218                            ,  9.930838,     9.994655,   10.085822,    10.176990
1219                            , 10.268158,    10.359325,   10.503614,    10.627565
1220                            , 10.804637,    10.981709,   11.158781,    11.335854
1221                            , 11.593397,    11.781165,   12.049404,    12.317644
1222                            , 12.585884,    12.854123,   14.278421,    16.975889
1223                            , 20.829416,    24.682943,   28.536469 };
1224
1225   Double_t arrdnde[npts] = { 10.960000,    10.960000,   10.359500,     9.811340
1226                            ,  9.1601500,    8.206670,    6.919630,     5.655430
1227                            ,  4.6221300,    3.777610,    3.019560,     2.591950
1228                            ,  2.5414600,    2.712920,    3.327460,     4.928240
1229                            ,  7.6185300,   10.966700,   12.225800,     8.094750
1230                            ,  3.3586900,    1.553650,    1.209600,     1.263840
1231                            ,  1.3241100,    1.312140,    1.255130,     1.165770
1232                            ,  1.0594500,    0.945450,    0.813231,     0.699837
1233                            ,  0.6235580,    2.260990,    2.968350,     2.240320
1234                            ,  1.7988300,    1.553300,    1.432070,     1.535520
1235                            ,  1.4429900,    1.247990,    1.050750,     0.829549
1236                            ,  0.5900280,    0.395897,    0.268741,     0.185320
1237                            ,  0.1292120,    0.103545,    0.0949525,    0.101535
1238                            ,  0.1276380,    0.134216,    0.123816,     0.104557
1239                            ,  0.0751843,    0.0521745,   0.0373546,    0.0275391
1240                            ,  0.0204713,    0.0169234,   0.0154552,    0.0139194
1241                            ,  0.0125592,    0.0113638,   0.0107354,    0.0102137
1242                            ,  0.00845984,   0.00683338,  0.00556836,   0.00456874
1243                            ,  0.0036227,    0.00285991,  0.00226664,   0.00172234
1244                            ,  0.00131226,   0.00100284,  0.000465492,  7.26607e-05
1245                            ,  3.63304e-06,  0.0000000,   0.0000000   };
1246
1247   Int_t    i;
1248   Double_t energy = x[0];
1249
1250   for (i = 0; i < npts; i++) {
1251     if (energy < arre[i]) {
1252       break;
1253     }
1254   }
1255
1256   if (i == 0) {
1257     AliErrorGeneral("AliTRDv1::IntSpecGeant","Given energy value is too small or zero");
1258   }
1259
1260   return arrdnde[i];
1261
1262 }