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 #include <TGeoMatrix.h>
  34 #include <TGeoPhysicalNode.h>
  35
  36 #include "AliConst.h"
  37 #include "AliLog.h"
  38 #include "AliTrackReference.h"
  39 #include "AliMC.h"
  40 #include "AliRun.h"
  41 #include "AliGeomManager.h"
  42
  43 #include "AliTRDgeometry.h"
  44 #include "AliTRDSimParam.h"
  45 #include "AliTRDhit.h"
  46 #include "AliTRDsimTR.h"
  47 #include "AliTRDv1.h"
  48
  49 ClassImp(AliTRDv1)
  50
  51 //_____________________________________________________________________________
  52 AliTRDv1::AliTRDv1()
  53   :AliTRD()
  54   ,fTRon(kFALSE)
  55   ,fTR(NULL)
  56   ,fTypeOfStepManager(0)
  57   ,fStepSize(0)
  58   ,fWion(0)
  59   ,fDeltaE(NULL)
  60   ,fDeltaG(NULL)
  61   ,fTrackLength0(0)
  62   ,fPrimaryTrackPid(0)
  63 {
  64   //
  65   // Default constructor
  66   //
  67
  68 }
  69
  70 //_____________________________________________________________________________
  71 AliTRDv1::AliTRDv1(const char *name, const char *title)
  72   :AliTRD(name,title)
  73   ,fTRon(kTRUE)
  74   ,fTR(NULL)
  75   ,fTypeOfStepManager(2)
  76   ,fStepSize(0.1)
  77   ,fWion(0)
  78   ,fDeltaE(NULL)
  79   ,fDeltaG(NULL)
  80   ,fTrackLength0(0)
  81   ,fPrimaryTrackPid(0)
  82 {
  83   //
  84   // Standard constructor for Transition Radiation Detector version 1
  85   //
  86
  87   SetBufferSize(128000);
  88
  89   if      (AliTRDSimParam::Instance()->IsXenon()) {
  90     fWion = 23.53; // Ionization energy XeCO2 (85/15)
  91   }
  92   else if (AliTRDSimParam::Instance()->IsArgon()) {
  93     fWion = 27.21; // Ionization energy ArCO2 (82/18)
  94   }
  95   else {
  96     AliFatal("Wrong gas mixture");
  97     exit(1);
  98   }
  99
 100 }
 101
 102 //_____________________________________________________________________________
 103 AliTRDv1::~AliTRDv1()
 104 {
 105   //
 106   // AliTRDv1 destructor
 107   //
 108
 109   if (fDeltaE) {
 110     delete fDeltaE;
 111     fDeltaE = 0;
 112   }
 113
 114   if (fDeltaG) {
 115     delete fDeltaG;
 116     fDeltaG = 0;
 117   }
 118
 119   if (fTR) {
 120     delete fTR;
 121     fTR     = 0;
 122   }
 123
 124 }
 125
 126 //_____________________________________________________________________________
 127 void AliTRDv1::AddAlignableVolumes() const
 128 {
 129   //
 130   // Create entries for alignable volumes associating the symbolic volume
 131   // name with the corresponding volume path. Needs to be syncronized with
 132   // eventual changes in the geometry.
 133   //
 134
 135   TString volPath;
 136   TString symName;
 137
 138   TString vpStr   = "ALIC_1/B077_1/BSEGMO";
 139   TString vpApp1  = "_1/BTRD";
 140   TString vpApp2  = "_1";
 141   TString vpApp3a = "/UTR1_1/UTS1_1/UTI1_1/UT";
 142   TString vpApp3b = "/UTR2_1/UTS2_1/UTI2_1/UT";
 143   TString vpApp3c = "/UTR3_1/UTS3_1/UTI3_1/UT";
 144
 145   TString snStr   = "TRD/sm";
 146   TString snApp1  = "/st";
 147   TString snApp2  = "/pl";
 148
 149   //
 150   // The super modules
 151   // The symbolic names are: TRD/sm00
 152   //                           ...
 153   //                         TRD/sm17
 154   //
 155   for (Int_t isector = 0; isector < AliTRDgeometry::Nsector(); isector++) {
 156
 157     volPath  = vpStr;
 158     volPath += isector;
 159     volPath += vpApp1;
 160     volPath += isector;
 161     volPath += vpApp2;
 162
 163     symName  = snStr;
 164     symName += Form("%02d",isector);
 165
 166     gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data());
 167
 168   }
 169
 170   //
 171   // The readout chambers
 172   // The symbolic names are: TRD/sm00/st0/pl0
 173   //                           ...
 174   //                         TRD/sm17/st4/pl5
 175   //
 176   AliGeomManager::ELayerID idTRD1 = AliGeomManager::kTRD1;
 177   Int_t layer, modUID;
 178
 179   for (Int_t isector = 0; isector < AliTRDgeometry::Nsector(); isector++) {
 180
 181     if (fGeometry->GetSMstatus(isector) == 0) continue;
 182
 183     for (Int_t istack = 0; istack < AliTRDgeometry::Nstack(); istack++) {
 184       for (Int_t ilayer = 0; ilayer < AliTRDgeometry::Nlayer(); ilayer++) {
 185
 186         layer = idTRD1 + ilayer;
 187         modUID = AliGeomManager::LayerToVolUIDSafe(layer,isector*5+istack);
 188
 189         Int_t idet = AliTRDgeometry::GetDetectorSec(ilayer,istack);
 190
 191         volPath  = vpStr;
 192         volPath += isector;
 193         volPath += vpApp1;
 194         volPath += isector;
 195         volPath += vpApp2;
 196         switch (isector) {
 197         case 13:
 198         case 14:
 199         case 15:
 200           if (istack == 2) {
 201             continue;
 202           }
 203           volPath += vpApp3c;
 204           break;
 205         case 11:
 206         case 12:
 207           volPath += vpApp3b;
 208           break;
 209         default:
 210           volPath += vpApp3a;
 211         };
 212         volPath += Form("%02d",idet);
 213         volPath += vpApp2;
 214
 215         symName  = snStr;
 216         symName += Form("%02d",isector);
 217         symName += snApp1;
 218         symName += istack;
 219         symName += snApp2;
 220         symName += ilayer;
 221
 222         TGeoPNEntry *alignableEntry =
 223           gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data(),modUID);
 224
 225         // Add the tracking to local matrix following the TPC example
 226         if (alignableEntry) {
 227           // Is this correct still????
 228           TGeoHMatrix *globMatrix = alignableEntry->GetGlobalOrig();
 229           Double_t sectorAngle = 20.0 * (isector % 18) + 10.0;
 230           TGeoHMatrix *t2lMatrix  = new TGeoHMatrix();
 231           t2lMatrix->RotateZ(sectorAngle);
 232           t2lMatrix->MultiplyLeft(&(globMatrix->Inverse()));
 233           alignableEntry->SetMatrix(t2lMatrix);
 234         }
 235         else {
 236           AliError(Form("Alignable entry %s is not valid!",symName.Data()));
 237         }
 238
 239       }
 240     }
 241   }
 242
 243 }
 244
 245 //_____________________________________________________________________________
 246 void AliTRDv1::CreateGeometry()
 247 {
 248   //
 249   // Create the GEANT geometry for the Transition Radiation Detector - Version 1
 250   // This version covers the full azimuth.
 251   //
 252
 253   // Check that FRAME is there otherwise we have no place where to put the TRD
 254   AliModule* frame = gAlice->GetModule("FRAME");
 255   if (!frame) {
 256     AliError("TRD needs FRAME to be present\n");
 257     return;
 258   }
 259
 260   // Define the chambers
 261   AliTRD::CreateGeometry();
 262
 263 }
 264
 265 //_____________________________________________________________________________
 266 void AliTRDv1::CreateMaterials()
 267 {
 268   //
 269   // Create materials for the Transition Radiation Detector version 1
 270   //
 271
 272   AliTRD::CreateMaterials();
 273
 274 }
 275
 276 //_____________________________________________________________________________
 277 void AliTRDv1::CreateTRhit(Int_t det)
 278 {
 279   //
 280   // Creates an electron cluster from a TR photon.
 281   // The photon is assumed to be created a the end of the radiator. The
 282   // distance after which it deposits its energy takes into account the
 283   // absorbtion of the entrance window and of the gas mixture in drift
 284   // volume.
 285   //
 286
 287   // Maximum number of TR photons per track
 288   const Int_t   kNTR         = 50;
 289
 290   TLorentzVector mom;
 291   TLorentzVector pos;
 292
 293   Float_t eTR[kNTR];
 294   Int_t   nTR;
 295
 296   // Create TR photons
 297   gMC->TrackMomentum(mom);
 298   Float_t pTot = mom.Rho();
 299   fTR->CreatePhotons(11,pTot,nTR,eTR);
 300   if (nTR > kNTR) {
 301     AliFatal(Form("Boundary error: nTR = %d, kNTR = %d",nTR,kNTR));
 302   }
 303
 304   // Loop through the TR photons
 305   for (Int_t iTR = 0; iTR < nTR; iTR++) {
 306
 307     Float_t energyMeV = eTR[iTR] * 0.001;
 308     Float_t energyeV  = eTR[iTR] * 1000.0;
 309     Float_t absLength = 0.0;
 310     Float_t sigma     = 0.0;
 311
 312     // Take the absorbtion in the entrance window into account
 313     Double_t muMy = fTR->GetMuMy(energyMeV);
 314     sigma         = muMy * fFoilDensity;
 315     if (sigma > 0.0) {
 316       absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
 317       if (absLength < AliTRDgeometry::MyThick()) {
 318         continue;
 319       }
 320     }
 321     else {
 322       continue;
 323     }
 324
 325     // The absorbtion cross sections in the drift gas
 326     // Gas-mixture (Xe/CO2)
 327     Double_t muNo = 0.0;
 328     if      (AliTRDSimParam::Instance()->IsXenon()) {
 329       muNo = fTR->GetMuXe(energyMeV);
 330     }
 331     else if (AliTRDSimParam::Instance()->IsArgon()) {
 332       muNo = fTR->GetMuAr(energyMeV);
 333     }
 334     Double_t muCO = fTR->GetMuCO(energyMeV);
 335     sigma = (fGasNobleFraction * muNo + (1.0 - fGasNobleFraction) * muCO)
 336           * fGasDensity
 337           * fTR->GetTemp();
 338
 339     // The distance after which the energy of the TR photon
 340     // is deposited.
 341     if (sigma > 0.0) {
 342       absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
 343       if (absLength > (AliTRDgeometry::DrThick()
 344                      + AliTRDgeometry::AmThick())) {
 345         continue;
 346       }
 347     }
 348     else {
 349       continue;
 350     }
 351
 352     // The position of the absorbtion
 353     Float_t posHit[3];
 354     gMC->TrackPosition(pos);
 355     posHit[0] = pos[0] + mom[0] / pTot * absLength;
 356     posHit[1] = pos[1] + mom[1] / pTot * absLength;
 357     posHit[2] = pos[2] + mom[2] / pTot * absLength;
 358
 359     // Create the charge
 360     Int_t q = ((Int_t) (energyeV / fWion));
 361
 362     // Add the hit to the array. TR photon hits are marked
 363     // by negative charge
 364     AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 365           ,det
 366           ,posHit
 367           ,-q
 368           ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 369           ,kTRUE);
 370
 371   }
 372
 373 }
 374
 375 //_____________________________________________________________________________
 376 void AliTRDv1::Init()
 377 {
 378   //
 379   // Initialise Transition Radiation Detector after geometry has been built.
 380   //
 381
 382   AliTRD::Init();
 383
 384   AliDebug(1,"Slow simulator\n");
 385
 386   // Switch on TR simulation as default
 387   if (!fTRon) {
 388     AliInfo("TR simulation off");
 389   }
 390   else {
 391     fTR = new AliTRDsimTR();
 392   }
 393
 394   // First ionization potential (eV) for the gas mixture
 395   const Float_t kPoti = 12.1;
 396   // Maximum energy (50 keV);
 397   const Float_t kEend = 50000.0;
 398   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 399   Float_t poti        = TMath::Log(kPoti);
 400   Float_t eEnd        = TMath::Log(kEend);
 401
 402   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 403   fDeltaE = new TF1("deltae" ,Ermilova ,poti,eEnd,0);
 404
 405   // Geant3 distribution for the delta-ray spectrum
 406   fDeltaG = new TF1("deltag",IntSpecGeant,2.421257,28.536469,0);
 407
 408   AliDebug(1,"+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++");
 409
 410 }
 411
 412 //_____________________________________________________________________________
 413 void AliTRDv1::StepManager()
 414 {
 415   //
 416   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 417   // along its path across the drift volume.
 418   //
 419
 420   switch (fTypeOfStepManager) {
 421    case 0:
 422     StepManagerErmilova();
 423     break;
 424    case 1:
 425     StepManagerGeant();
 426     break;
 427    case 2:
 428     StepManagerFixedStep();
 429     break;
 430    default:
 431     AliWarning("Not a valid Step Manager.");
 432   }
 433
 434 }
 435
 436 //_____________________________________________________________________________
 437 void AliTRDv1::SelectStepManager(Int_t t)
 438 {
 439   //
 440   // Selects a step manager type:
 441   //   0 - Ermilova
 442   //   1 - Geant3
 443   //   2 - Fixed step size
 444   //
 445
 446   fTypeOfStepManager = t;
 447   AliInfo(Form("Step Manager type %d was selected",fTypeOfStepManager));
 448
 449 }
 450
 451 //_____________________________________________________________________________
 452 void AliTRDv1::StepManagerGeant()
 453 {
 454   //
 455   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 456   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 457   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 458   // a spectrum taken from Geant3.
 459   //
 460   // Works only for Xe/CO2!!
 461   //
 462   // Version by A. Bercuci
 463   //
 464
 465   Int_t    layer  = 0;
 466   Int_t    stack  = 0;
 467   Int_t    sector = 0;
 468   Int_t    det    = 0;
 469   Int_t    iPdg;
 470   Int_t    qTot;
 471
 472   Float_t  hits[3];
 473   Float_t  charge;
 474   Float_t  aMass;
 475
 476   Double_t pTot     = 0;
 477   Double_t eDelta;
 478   Double_t betaGamma;
 479   Double_t pp;
 480   Double_t stepSize = 0;
 481
 482   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 483   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 484
 485   TString  cIdPath;
 486   Char_t   cIdSector[3];
 487            cIdSector[2]  = 0;
 488
 489   TString  cIdCurrent;
 490   TString  cIdSensDr = "J";
 491   TString  cIdSensAm = "K";
 492   Char_t   cIdChamber[3];
 493            cIdChamber[2] = 0;
 494
 495   TLorentzVector pos;
 496   TLorentzVector mom;
 497
 498   TArrayI        processes;
 499
 500   const Int_t    kNlayer      = AliTRDgeometry::Nlayer();
 501   const Int_t    kNstack      = AliTRDgeometry::Nstack();
 502   const Int_t    kNdetsec     = kNlayer * kNstack;
 503
 504   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
 505   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g
 506
 507   // Minimum energy for the step size adjustment
 508   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
 509   // energy threshold for production of delta electrons
 510   const Float_t  kECut        = 1.0e4;
 511   // Parameters entering the parametrized range for delta electrons
 512   const Float_t  kRa          = 5.37e-4;
 513   const Float_t  kRb          = 0.9815;
 514   const Float_t  kRc          = 3.123e-3;
 515   // Gas density -> To be made user adjustable !
 516   // [0.85*0.00549+0.15*0.00186 (Xe-CO2 85-15)]
 517   const Float_t  kRho         = 0.004945 ;
 518
 519   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 520   // The averaged value (26/3/99)
 521   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
 522   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 523   const Float_t  kPrim        = 19.34;
 524   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 525   const Float_t  kPoti        = 12.1;
 526   // PDG code electron
 527   const Int_t    kPdgElectron = 11;
 528
 529   // Set the maximum step size to a very large number for all
 530   // neutral particles and those outside the driftvolume
 531   gMC->SetMaxStep(kBig);
 532
 533   // Use only charged tracks
 534   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 535       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 536
 537     // Inside a sensitive volume?
 538     drRegion = kFALSE;
 539     amRegion = kFALSE;
 540     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 541     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 542       drRegion = kTRUE;
 543     }
 544     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 545       amRegion = kTRUE;
 546     }
 547     if (drRegion || amRegion) {
 548
 549       // The hit coordinates and charge
 550       gMC->TrackPosition(pos);
 551       hits[0] = pos[0];
 552       hits[1] = pos[1];
 553       hits[2] = pos[2];
 554
 555       // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
 556       cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
 557       cIdSector[0] = cIdPath[21];
 558       cIdSector[1] = cIdPath[22];
 559       sector = atoi(cIdSector);
 560
 561       // The layer and stack number
 562       cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
 563       cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
 564       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
 565       stack = ((Int_t) idChamber / kNlayer);
 566       layer = ((Int_t) idChamber % kNlayer);
 567
 568       // The detector number
 569       det = fGeometry->GetDetector(layer,stack,sector);
 570
 571       // Special hits only in the drift region
 572       if      ((drRegion) &&
 573                (gMC->IsTrackEntering())) {
 574
 575         // Create a track reference at the entrance of each
 576         // chamber that contains the momentum components of the particle
 577         gMC->TrackMomentum(mom);
 578         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
 579
 580         // Create the hits from TR photons if electron/positron is
 581         // entering the drift volume
 582         if ((fTR) &&
 583             (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
 584           CreateTRhit(det);
 585         }
 586
 587       }
 588       else if ((amRegion) &&
 589                (gMC->IsTrackExiting())) {
 590
 591         // Create a track reference at the exit of each
 592         // chamber that contains the momentum components of the particle
 593         gMC->TrackMomentum(mom);
 594         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
 595
 596       }
 597
 598       // Calculate the energy of the delta-electrons
 599       // modified by Alex Bercuci (A.Bercuci@gsi.de) on 26.01.06
 600       // take into account correlation with the underlying GEANT tracking
 601       // mechanism. see
 602       // http://www-linux.gsi.de/~abercuci/Contributions/TRD/index.html
 603       //
 604       // determine the most significant process (last on the processes list)
 605       // which caused this hit
 606       gMC->StepProcesses(processes);
 607       Int_t nofprocesses = processes.GetSize();
 608       Int_t pid;
 609       if (!nofprocesses) {
 610         pid = 0;
 611       }
 612       else {
 613         pid = processes[nofprocesses-1];
 614       }
 615
 616       // Generate Edep according to GEANT parametrisation
 617       eDelta = TMath::Exp(fDeltaG->GetRandom()) - kPoti;
 618       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 619       Float_t prRange = 0.0;
 620       Float_t range   = gMC->TrackLength() - fTrackLength0;
 621       // merge GEANT tracker information with locally cooked one
 622       if (gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber() == fPrimaryTrackPid) {
 623         if      (pid == 27) {
 624           if (eDelta >= kECut) {
 625             prRange = kRa * eDelta * 0.001
 626                     * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
 627             if (prRange >= (3.7 - range)) {
 628               eDelta *= 0.1;
 629             }
 630           }
 631         }
 632         else if (pid ==  1) {
 633           if (eDelta <  kECut) {
 634             eDelta *= 0.5;
 635           }
 636           else {
 637             prRange = kRa * eDelta * 0.001
 638                     * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
 639             if (prRange >= ((AliTRDgeometry::DrThick()
 640                            + AliTRDgeometry::AmThick()) - range)) {
 641               eDelta *= 0.05;
 642             }
 643             else {
 644               eDelta *= 0.5;
 645             }
 646           }
 647         }
 648         else {
 649           eDelta = 0.0;
 650         }
 651       }
 652       else {
 653         eDelta = 0.0;
 654       }
 655
 656       // Generate the electron cluster size
 657       if (eDelta > 0.0) {
 658
 659         qTot = ((Int_t) (eDelta / fWion) + 1);
 660
 661         // Create a new dEdx hit
 662         AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 663               ,det
 664               ,hits
 665               ,qTot
 666               ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 667               ,drRegion);
 668
 669       }
 670
 671       // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 672       // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
 673       aMass = gMC->TrackMass();
 674       if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
 675
 676         // The energy loss according to Bethe Bloch
 677         iPdg = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
 678         if ((iPdg != kPdgElectron) ||
 679             ((iPdg == kPdgElectron) &&
 680              (pTot  < kPTotMaxEl))) {
 681           gMC->TrackMomentum(mom);
 682           pTot      = mom.Rho();
 683           betaGamma = pTot / aMass;
 684           pp        = BetheBlochGeant(betaGamma);
 685           // Take charge > 1 into account
 686           charge     = gMC->TrackCharge();
 687           if (TMath::Abs(charge) > 1) {
 688             pp = pp * charge*charge;
 689           }
 690         }
 691         else {
 692           // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 693           pp = kPrim * kPlateau;
 694         }
 695
 696         Int_t nsteps = 0;
 697         do {
 698           nsteps = gRandom->Poisson(pp);
 699         } while(!nsteps);
 700         stepSize = 1.0 / nsteps;
 701         gMC->SetMaxStep(stepSize);
 702
 703       }
 704
 705     }
 706
 707   }
 708
 709 }
 710
 711 //_____________________________________________________________________________
 712 void AliTRDv1::StepManagerErmilova()
 713 {
 714   //
 715   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 716   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 717   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 718   // a spectrum taken from Ermilova et al.
 719   //
 720   // Works only for Xe/CO2!!
 721   //
 722
 723   Int_t    layer  = 0;
 724   Int_t    stack  = 0;
 725   Int_t    sector = 0;
 726   Int_t    det    = 0;
 727   Int_t    iPdg;
 728   Int_t    qTot;
 729
 730   Float_t  hits[3];
 731   Double_t random[1];
 732   Float_t  charge;
 733   Float_t  aMass;
 734
 735   Double_t pTot     = 0.0;
 736   Double_t eDelta;
 737   Double_t betaGamma;
 738   Double_t pp;
 739   Double_t stepSize;
 740
 741   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 742   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 743
 744   TString  cIdPath;
 745   Char_t   cIdSector[3];
 746            cIdSector[2]  = 0;
 747
 748   TString  cIdCurrent;
 749   TString  cIdSensDr = "J";
 750   TString  cIdSensAm = "K";
 751   Char_t   cIdChamber[3];
 752            cIdChamber[2] = 0;
 753
 754   TLorentzVector pos;
 755   TLorentzVector mom;
 756
 757   const Int_t    kNlayer      = AliTRDgeometry::Nlayer();
 758   const Int_t    kNstack      = AliTRDgeometry::Nstack();
 759   const Int_t    kNdetsec     = kNlayer * kNstack;
 760
 761   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
 762   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g
 763
 764   // Minimum energy for the step size adjustment
 765   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
 766
 767   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 768   // The averaged value (26/3/99)
 769   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
 770   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 771   const Float_t  kPrim        = 48.0;
 772   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 773   const Float_t  kPoti        = 12.1;
 774   // PDG code electron
 775   const Int_t    kPdgElectron = 11;
 776
 777   // Set the maximum step size to a very large number for all
 778   // neutral particles and those outside the driftvolume
 779   gMC->SetMaxStep(kBig);
 780
 781   // Use only charged tracks
 782   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 783       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 784
 785     // Inside a sensitive volume?
 786     drRegion = kFALSE;
 787     amRegion = kFALSE;
 788     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 789     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 790       drRegion = kTRUE;
 791     }
 792     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 793       amRegion = kTRUE;
 794     }
 795     if (drRegion || amRegion) {
 796
 797       // The hit coordinates and charge
 798       gMC->TrackPosition(pos);
 799       hits[0] = pos[0];
 800       hits[1] = pos[1];
 801       hits[2] = pos[2];
 802
 803       // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
 804       cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
 805       cIdSector[0] = cIdPath[21];
 806       cIdSector[1] = cIdPath[22];
 807       sector = atoi(cIdSector);
 808
 809       // The plane and chamber number
 810       cIdChamber[0] = cIdCurrent[2];
 811       cIdChamber[1] = cIdCurrent[3];
 812       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
 813       stack = ((Int_t) idChamber / kNlayer);
 814       layer = ((Int_t) idChamber % kNlayer);
 815
 816       // The detector number
 817       det = fGeometry->GetDetector(layer,stack,sector);
 818
 819       // Special hits only in the drift region
 820       if      ((drRegion) &&
 821                (gMC->IsTrackEntering())) {
 822
 823         // Create a track reference at the entrance of each
 824         // chamber that contains the momentum components of the particle
 825         gMC->TrackMomentum(mom);
 826         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
 827
 828         // Create the hits from TR photons if electron/positron is
 829         // entering the drift volume
 830         if ((fTR) &&
 831             (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
 832           CreateTRhit(det);
 833         }
 834
 835       }
 836       else if ((amRegion) &&
 837                (gMC->IsTrackExiting())) {
 838
 839         // Create a track reference at the exit of each
 840         // chamber that contains the momentum components of the particle
 841         gMC->TrackMomentum(mom);
 842         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
 843
 844       }
 845
 846       // Calculate the energy of the delta-electrons
 847       eDelta = TMath::Exp(fDeltaE->GetRandom()) - kPoti;
 848       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 849
 850       // Generate the electron cluster size
 851       if (eDelta > 0.0) {
 852
 853         qTot = ((Int_t) (eDelta / fWion) + 1);
 854
 855         // Create a new dEdx hit
 856         if (drRegion) {
 857           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 858                 ,det
 859                 ,hits
 860                 ,qTot
 861                 ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 862                 ,kTRUE);
 863         }
 864         else {
 865           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 866                 ,det
 867                 ,hits
 868                 ,qTot
 869                 ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 870                 ,kFALSE);
 871         }
 872
 873       }
 874
 875       // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 876       // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
 877       aMass = gMC->TrackMass();
 878       if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
 879
 880         // The energy loss according to Bethe Bloch
 881         iPdg  = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
 882         if ((iPdg != kPdgElectron) ||
 883             ((iPdg == kPdgElectron) &&
 884              (pTot  < kPTotMaxEl))) {
 885           gMC->TrackMomentum(mom);
 886           pTot      = mom.Rho();
 887           betaGamma = pTot / aMass;
 888           pp        = kPrim * BetheBloch(betaGamma);
 889           // Take charge > 1 into account
 890           charge = gMC->TrackCharge();
 891           if (TMath::Abs(charge) > 1) {
 892             pp = pp * charge*charge;
 893           }
 894         }
 895         else {
 896           // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 897           pp = kPrim * kPlateau;
 898         }
 899
 900         if (pp > 0.0) {
 901           do {
 902             gMC->GetRandom()->RndmArray(1,random);
 903           }
 904           while ((random[0] == 1.0) ||
 905                  (random[0] == 0.0));
 906           stepSize = - TMath::Log(random[0]) / pp;
 907           gMC->SetMaxStep(stepSize);
 908         }
 909
 910       }
 911
 912     }
 913
 914   }
 915
 916 }
 917
 918 //_____________________________________________________________________________
 919 void AliTRDv1::StepManagerFixedStep()
 920 {
 921   //
 922   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 923   // along its path across the drift volume. The step size is fixed in
 924   // this version of the step manager.
 925   //
 926   // Works for Xe/CO2 as well as Ar/CO2
 927   //
 928
 929   // PDG code electron
 930   const Int_t   kPdgElectron = 11;
 931
 932   Int_t    layer  = 0;
 933   Int_t    stack  = 0;
 934   Int_t    sector = 0;
 935   Int_t    det    = 0;
 936   Int_t    qTot;
 937
 938   Float_t  hits[3];
 939   Double_t eDep;
 940
 941   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 942   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 943
 944   TString  cIdPath;
 945   Char_t   cIdSector[3];
 946            cIdSector[2]  = 0;
 947
 948   TString  cIdCurrent;
 949   TString  cIdSensDr = "J";
 950   TString  cIdSensAm = "K";
 951   Char_t   cIdChamber[3];
 952            cIdChamber[2] = 0;
 953
 954   TLorentzVector pos;
 955   TLorentzVector mom;
 956
 957   const Int_t    kNlayer      = AliTRDgeometry::Nlayer();
 958   const Int_t    kNstack      = AliTRDgeometry::Nstack();
 959   const Int_t    kNdetsec     = kNlayer * kNstack;
 960
 961   const Double_t kBig         = 1.0e+12;
 962   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;  // Minimum energy for the step size adjustment
 963
 964   // Set the maximum step size to a very large number for all
 965   // neutral particles and those outside the driftvolume
 966   gMC->SetMaxStep(kBig);
 967
 968   // If not charged track or already stopped or disappeared, just return.
 969   if ((!gMC->TrackCharge()) ||
 970         gMC->IsTrackDisappeared()) {
 971     return;
 972   }
 973
 974   // Inside a sensitive volume?
 975   cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 976
 977   if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 978     drRegion = kTRUE;
 979   }
 980   if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 981     amRegion = kTRUE;
 982   }
 983
 984   if ((!drRegion) &&
 985       (!amRegion)) {
 986     return;
 987   }
 988
 989   // The hit coordinates and charge
 990   gMC->TrackPosition(pos);
 991   hits[0] = pos[0];
 992   hits[1] = pos[1];
 993   hits[2] = pos[2];
 994
 995   // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
 996   cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
 997   cIdSector[0] = cIdPath[21];
 998   cIdSector[1] = cIdPath[22];
 999   sector = atoi(cIdSector);
1000
1001   // The plane and chamber number
1002   cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
1003   cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
1004   Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
1005   stack = ((Int_t) idChamber / kNlayer);
1006   layer = ((Int_t) idChamber % kNlayer);
1007
1008   // The detector number
1009   det = fGeometry->GetDetector(layer,stack,sector);
1010
1011   // 0: InFlight 1:Entering 2:Exiting
1012   Int_t trkStat = 0;
1013
1014   // Special hits only in the drift region
1015   if      ((drRegion) &&
1016            (gMC->IsTrackEntering())) {
1017
1018     // Create a track reference at the entrance of each
1019     // chamber that contains the momentum components of the particle
1020     gMC->TrackMomentum(mom);
1021     AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
1022     trkStat = 1;
1023
1024     // Create the hits from TR photons if electron/positron is
1025     // entering the drift volume
1026     if ((fTR) &&
1027         (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
1028       CreateTRhit(det);
1029     }
1030
1031   }
1032   else if ((amRegion) &&
1033            (gMC->IsTrackExiting())) {
1034
1035     // Create a track reference at the exit of each
1036     // chamber that contains the momentum components of the particle
1037     gMC->TrackMomentum(mom);
1038     AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
1039     trkStat = 2;
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 / fWion);
1047   if ((qTot) ||
1048       (trkStat)) {
1049     AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
1050           ,det
1051           ,hits
1052           ,qTot
1053           ,gMC->TrackTime()*1.0e06
1054           ,drRegion);
1055   }
1056
1057   // Set Maximum Step Size
1058   // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
1059   if ((gMC->Etot() - gMC->TrackMass()) < kEkinMinStep) {
1060     return;
1061   }
1062   gMC->SetMaxStep(fStepSize);
1063
1064 }
1065
1066 //_____________________________________________________________________________
1067 Double_t AliTRDv1::BetheBloch(Double_t bg)
1068 {
1069   //
1070   // Parametrization of the Bethe-Bloch-curve
1071   // The parametrization is the same as for the TPC and is taken from Lehrhaus.
1072   //
1073
1074   // This parameters have been adjusted to averaged values from GEANT
1075   const Double_t kP1    = 7.17960e-02;
1076   const Double_t kP2    = 8.54196;
1077   const Double_t kP3    = 1.38065e-06;
1078   const Double_t kP4    = 5.30972;
1079   const Double_t kP5    = 2.83798;
1080
1081   // Lower cutoff of the Bethe-Bloch-curve to limit step sizes
1082   const Double_t kBgMin = 0.8;
1083   const Double_t kBBMax = 6.83298;
1084
1085   if (bg > kBgMin) {
1086     Double_t yy = bg / TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1087     Double_t aa = TMath::Power(yy,kP4);
1088     Double_t bb = TMath::Power((1.0/bg),kP5);
1089              bb = TMath::Log(kP3 + bb);
1090     return ((kP2 - aa - bb) * kP1 / aa);
1091   }
1092   else {
1093     return kBBMax;
1094   }
1095
1096 }
1097
1098 //_____________________________________________________________________________
1099 Double_t AliTRDv1::BetheBlochGeant(Double_t bg)
1100 {
1101   //
1102   // Return dN/dx (number of primary collisions per centimeter)
1103   // for given beta*gamma factor.
1104   //
1105   // Implemented by K.Oyama according to GEANT 3 parametrization shown in
1106   // A.Andronic's webpage: http://www-alice.gsi.de/trd/papers/dedx/dedx.html
1107   // This must be used as a set with IntSpecGeant.
1108   //
1109
1110   Int_t    i = 0;
1111
1112   Double_t arrG[20]  = {     1.100000,     1.200000,     1.300000,     1.500000
1113                        ,     1.800000,     2.000000,     2.500000,     3.000000
1114                        ,     4.000000,     7.000000,    10.000000,    20.000000
1115                        ,    40.000000,    70.000000,   100.000000,   300.000000
1116                        ,   600.000000,  1000.000000,  3000.000000, 10000.000000 };
1117
1118   Double_t arrNC[20] = {    75.009056,    45.508083,    35.299252,    27.116327
1119                        ,    22.734999,    21.411915,    19.934095,    19.449375
1120                        ,    19.344431,    20.185553,    21.027925,    22.912676
1121                        ,    24.933352,    26.504053,    27.387468,    29.566597
1122                        ,    30.353779,    30.787134,    31.129285,    31.157350 };
1123
1124   // Betagamma to gamma
1125   Double_t g = TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1126
1127   // Find the index just before the point we need.
1128   for (i = 0; i < 18; i++) {
1129     if ((arrG[i]   < g) &&
1130         (arrG[i+1] > g)) {
1131       break;
1132     }
1133   }
1134
1135   // Simple interpolation.
1136   Double_t pp = ((arrNC[i+1] - arrNC[i]) / (arrG[i+1]  - arrG[i]))
1137               * (g - arrG[i]) + arrNC[i];
1138
1139   return pp;
1140
1141 }
1142
1143 //_____________________________________________________________________________
1144 Double_t Ermilova(Double_t *x, Double_t *)
1145 {
1146   //
1147   // Calculates the delta-ray energy distribution according to Ermilova.
1148   // Logarithmic scale !
1149   //
1150
1151   Double_t energy;
1152   Double_t dpos;
1153   Double_t dnde;
1154
1155   Int_t    pos1;
1156   Int_t    pos2;
1157
1158   const Int_t kNv = 31;
1159
1160   Float_t vxe[kNv] = {  2.3026,  2.9957,  3.4012,  3.6889,  3.9120
1161                      ,  4.0943,  4.2485,  4.3820,  4.4998,  4.6052
1162                      ,  4.7005,  5.0752,  5.2983,  5.7038,  5.9915
1163                      ,  6.2146,  6.5221,  6.9078,  7.3132,  7.6009
1164                      ,  8.0064,  8.5172,  8.6995,  8.9872,  9.2103
1165                      ,  9.4727,  9.9035, 10.3735, 10.5966, 10.8198
1166                      , 11.5129 };
1167
1168   Float_t vye[kNv] = { 80.0,    31.0,    23.3,    21.1,    21.0
1169                      , 20.9,    20.8,    20.0,    16.0,    11.0
1170                      ,  8.0,     6.0,     5.2,     4.6,     4.0
1171                      ,  3.5,     3.0,     1.4,     0.67,    0.44
1172                      ,  0.3,     0.18,    0.12,    0.08,    0.056
1173                      ,  0.04,    0.023,   0.015,   0.011,    0.01
1174                      ,  0.004  };
1175
1176   energy = x[0];
1177
1178   // Find the position
1179   pos1 = 0;
1180   pos2 = 0;
1181   dpos = 0;
1182   do {
1183     dpos = energy - vxe[pos2++];
1184   }
1185   while (dpos > 0);
1186   pos2--;
1187   if (pos2 > kNv) {
1188     pos2 = kNv - 1;
1189   }
1190   pos1 = pos2 - 1;
1191
1192   // Differentiate between the sampling points
1193   dnde = (vye[pos1] - vye[pos2]) / (vxe[pos2] - vxe[pos1]);
1194
1195   return dnde;
1196
1197 }
1198
1199 //_____________________________________________________________________________
1200 Double_t IntSpecGeant(Double_t *x, Double_t *)
1201 {
1202   //
1203   // Integrated spectrum from Geant3
1204   //
1205
1206   const Int_t npts = 83;
1207   Double_t arre[npts]    = {  2.421257,     2.483278,    2.534301,     2.592230
1208                            ,  2.672067,     2.813299,    3.015059,     3.216819
1209                            ,  3.418579,     3.620338,    3.868209,     3.920198
1210                            ,  3.978284,     4.063923,    4.186264,     4.308605
1211                            ,  4.430946,     4.553288,    4.724261,     4.837736
1212                            ,  4.999842,     5.161949,    5.324056,     5.486163
1213                            ,  5.679688,     5.752998,    5.857728,     5.962457
1214                            ,  6.067185,     6.171914,    6.315653,     6.393674
1215                            ,  6.471694,     6.539689,    6.597658,     6.655627
1216                            ,  6.710957,     6.763648,    6.816338,     6.876198
1217                            ,  6.943227,     7.010257,    7.106285,     7.252151
1218                            ,  7.460531,     7.668911,    7.877290,     8.085670
1219                            ,  8.302979,     8.353585,    8.413120,     8.483500
1220                            ,  8.541030,     8.592857,    8.668865,     8.820485
1221                            ,  9.037086,     9.253686,    9.470286,     9.686887
1222                            ,  9.930838,     9.994655,   10.085822,    10.176990
1223                            , 10.268158,    10.359325,   10.503614,    10.627565
1224                            , 10.804637,    10.981709,   11.158781,    11.335854
1225                            , 11.593397,    11.781165,   12.049404,    12.317644
1226                            , 12.585884,    12.854123,   14.278421,    16.975889
1227                            , 20.829416,    24.682943,   28.536469 };
1228
1229   Double_t arrdnde[npts] = { 10.960000,    10.960000,   10.359500,     9.811340
1230                            ,  9.1601500,    8.206670,    6.919630,     5.655430
1231                            ,  4.6221300,    3.777610,    3.019560,     2.591950
1232                            ,  2.5414600,    2.712920,    3.327460,     4.928240
1233                            ,  7.6185300,   10.966700,   12.225800,     8.094750
1234                            ,  3.3586900,    1.553650,    1.209600,     1.263840
1235                            ,  1.3241100,    1.312140,    1.255130,     1.165770
1236                            ,  1.0594500,    0.945450,    0.813231,     0.699837
1237                            ,  0.6235580,    2.260990,    2.968350,     2.240320
1238                            ,  1.7988300,    1.553300,    1.432070,     1.535520
1239                            ,  1.4429900,    1.247990,    1.050750,     0.829549
1240                            ,  0.5900280,    0.395897,    0.268741,     0.185320
1241                            ,  0.1292120,    0.103545,    0.0949525,    0.101535
1242                            ,  0.1276380,    0.134216,    0.123816,     0.104557
1243                            ,  0.0751843,    0.0521745,   0.0373546,    0.0275391
1244                            ,  0.0204713,    0.0169234,   0.0154552,    0.0139194
1245                            ,  0.0125592,    0.0113638,   0.0107354,    0.0102137
1246                            ,  0.00845984,   0.00683338,  0.00556836,   0.00456874
1247                            ,  0.0036227,    0.00285991,  0.00226664,   0.00172234
1248                            ,  0.00131226,   0.00100284,  0.000465492,  7.26607e-05
1249                            ,  3.63304e-06,  0.0000000,   0.0000000   };
1250
1251   Int_t    i;
1252   Double_t energy = x[0];
1253
1254   if (energy >= arre[npts-1]) {
1255     return 0.0;
1256   }
1257
1258   for (i = 0; i < npts; i++) {
1259     if (energy < arre[i]) {
1260       break;
1261     }
1262   }
1263
1264   if (i == 0) {
1265     AliErrorGeneral("AliTRDv1::IntSpecGeant","Given energy value is too small or zero");
1266   }
1267
1268   return arrdnde[i];
1269
1270 }