TRD/AliTRDv1.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  19 //                                                                        //
  20 //  Transition Radiation Detector version 1 -- slow simulator             //
  21 //                                                                        //
  22 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  23
  24 #include <stdlib.h>
  25
  26 #include <TF1.h>
  27 #include <TLorentzVector.h>
  28 #include <TMath.h>
  29 #include <TRandom.h>
  30 #include <TVector.h>
  31 #include <TVirtualMC.h>
  32 #include <TGeoManager.h>
  33
  34 #include "AliConst.h"
  35 #include "AliLog.h"
  36 #include "AliMC.h"
  37 #include "AliRun.h"
  38
  39 #include "AliTRDgeometry.h"
  40 #include "AliTRDhit.h"
  41 #include "AliTRDsim.h"
  42 #include "AliTRDv1.h"
  43
  44 ClassImp(AliTRDv1)
  45
  46 //_____________________________________________________________________________
  47 AliTRDv1::AliTRDv1()
  48   :AliTRD()
  49   ,fTRon(kFALSE)
  50   ,fTR(NULL)
  51   ,fTypeOfStepManager(0)
  52   ,fStepSize(0)
  53   ,fDeltaE(NULL)
  54   ,fDeltaG(NULL)
  55   ,fTrackLength0(0)
  56   ,fPrimaryTrackPid(0)
  57 {
  58   //
  59   // Default constructor
  60   //
  61
  62 }
  63
  64 //_____________________________________________________________________________
  65 AliTRDv1::AliTRDv1(const char *name, const char *title)
  66   :AliTRD(name,title)
  67   ,fTRon(kTRUE)
  68   ,fTR(NULL)
  69   ,fTypeOfStepManager(2)
  70   ,fStepSize(0.1)
  71   ,fDeltaE(NULL)
  72   ,fDeltaG(NULL)
  73   ,fTrackLength0(0)
  74   ,fPrimaryTrackPid(0)
  75 {
  76   //
  77   // Standard constructor for Transition Radiation Detector version 1
  78   //
  79
  80   SetBufferSize(128000);
  81
  82 }
  83
  84 //_____________________________________________________________________________
  85 AliTRDv1::~AliTRDv1()
  86 {
  87   //
  88   // AliTRDv1 destructor
  89   //
  90
  91   if (fDeltaE) {
  92     delete fDeltaE;
  93     fDeltaE = 0;
  94   }
  95
  96   if (fDeltaG) {
  97     delete fDeltaG;
  98     fDeltaG = 0;
  99   }
 100
 101   if (fTR) {
 102     delete fTR;
 103     fTR     = 0;
 104   }
 105
 106 }
 107
 108 //_____________________________________________________________________________
 109 void AliTRDv1::AddAlignableVolumes() const
 110 {
 111   //
 112   // Create entries for alignable volumes associating the symbolic volume
 113   // name with the corresponding volume path. Needs to be syncronized with
 114   // eventual changes in the geometry.
 115   //
 116
 117   TString volPath;
 118   TString symName;
 119
 120   TString vpStr  = "ALIC_1/B077_1/BSEGMO";
 121   TString vpApp1 = "_1/BTRD";
 122   TString vpApp2 = "_1";
 123   TString vpApp3 = "/UTR1_1/UTS1_1/UTI1_1/UT";
 124
 125   TString snStr  = "TRD/sm";
 126   TString snApp1 = "/st";
 127   TString snApp2 = "/pl";
 128
 129   //
 130   // The super modules
 131   // The symbolic names are: TRD/sm00
 132   //                           ...
 133   //                         TRD/sm17
 134   //
 135   for (Int_t isect = 0; isect < AliTRDgeometry::Nsect(); isect++) {
 136
 137     volPath  = vpStr;
 138     volPath += isect;
 139     volPath += vpApp1;
 140     volPath += isect;
 141     volPath += vpApp2;
 142
 143     symName  = snStr;
 144     symName += Form("%02d",isect);
 145
 146     gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data());
 147
 148   }
 149
 150   //
 151   // The readout chambers
 152   // The symbolic names are: TRD/sm00/st0/pl0
 153   //                           ...
 154   //                         TRD/sm17/st4/pl5
 155   //
 156   for (Int_t isect = 0; isect < AliTRDgeometry::Nsect(); isect++) {
 157     for (Int_t icham = 0; icham < AliTRDgeometry::Ncham(); icham++) {
 158       for (Int_t iplan = 0; iplan < AliTRDgeometry::Nplan(); iplan++) {
 159
 160         Int_t idet = AliTRDgeometry::GetDetectorSec(iplan,icham);
 161
 162         volPath  = vpStr;
 163         volPath += isect;
 164         volPath += vpApp1;
 165         volPath += isect;
 166         volPath += vpApp2;
 167         volPath += vpApp3;
 168         volPath += Form("%02d",idet);
 169         volPath += vpApp2;
 170
 171         symName  = snStr;
 172         symName += Form("%02d",isect);
 173         symName += snApp1;
 174         symName += icham;
 175         symName += snApp2;
 176         symName += iplan;
 177
 178         gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data());
 179
 180       }
 181     }
 182   }
 183
 184 }
 185
 186 //_____________________________________________________________________________
 187 void AliTRDv1::CreateGeometry()
 188 {
 189   //
 190   // Create the GEANT geometry for the Transition Radiation Detector - Version 1
 191   // This version covers the full azimuth.
 192   //
 193
 194   // Check that FRAME is there otherwise we have no place where to put the TRD
 195   AliModule* frame = gAlice->GetModule("FRAME");
 196   if (!frame) {
 197     AliError("TRD needs FRAME to be present\n");
 198     return;
 199   }
 200
 201   // Define the chambers
 202   AliTRD::CreateGeometry();
 203
 204 }
 205
 206 //_____________________________________________________________________________
 207 void AliTRDv1::CreateMaterials()
 208 {
 209   //
 210   // Create materials for the Transition Radiation Detector version 1
 211   //
 212
 213   AliTRD::CreateMaterials();
 214
 215 }
 216
 217 //_____________________________________________________________________________
 218 void AliTRDv1::CreateTRhit(Int_t det)
 219 {
 220   //
 221   // Creates an electron cluster from a TR photon.
 222   // The photon is assumed to be created a the end of the radiator. The
 223   // distance after which it deposits its energy takes into account the
 224   // absorbtion of the entrance window and of the gas mixture in drift
 225   // volume.
 226   //
 227
 228   // Ionization energy
 229   const Float_t kWion        = 23.53;
 230
 231   // Maximum number of TR photons per track
 232   const Int_t   kNTR         = 50;
 233
 234   TLorentzVector mom;
 235   TLorentzVector pos;
 236
 237   Float_t eTR[kNTR];
 238   Int_t   nTR;
 239
 240   // Create TR photons
 241   gMC->TrackMomentum(mom);
 242   Float_t pTot = mom.Rho();
 243   fTR->CreatePhotons(11,pTot,nTR,eTR);
 244   if (nTR > kNTR) {
 245     AliFatal(Form("Boundary error: nTR = %d, kNTR = %d",nTR,kNTR));
 246   }
 247
 248   // Loop through the TR photons
 249   for (Int_t iTR = 0; iTR < nTR; iTR++) {
 250
 251     Float_t energyMeV = eTR[iTR] * 0.001;
 252     Float_t energyeV  = eTR[iTR] * 1000.0;
 253     Float_t absLength = 0.0;
 254     Float_t sigma     = 0.0;
 255
 256     // Take the absorbtion in the entrance window into account
 257     Double_t muMy = fTR->GetMuMy(energyMeV);
 258     sigma         = muMy * fFoilDensity;
 259     if (sigma > 0.0) {
 260       absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
 261       if (absLength < AliTRDgeometry::MyThick()) {
 262         continue;
 263       }
 264     }
 265     else {
 266       continue;
 267     }
 268
 269     // The absorbtion cross sections in the drift gas
 270     // Gas-mixture (Xe/CO2)
 271     Double_t muXe = fTR->GetMuXe(energyMeV);
 272     Double_t muCO = fTR->GetMuCO(energyMeV);
 273     sigma = (0.85 * muXe + 0.15 * muCO) * fGasDensity * fTR->GetTemp();
 274
 275     // The distance after which the energy of the TR photon
 276     // is deposited.
 277     if (sigma > 0.0) {
 278       absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
 279       if (absLength > (AliTRDgeometry::DrThick()
 280                      + AliTRDgeometry::AmThick())) {
 281         continue;
 282       }
 283     }
 284     else {
 285       continue;
 286     }
 287
 288     // The position of the absorbtion
 289     Float_t posHit[3];
 290     gMC->TrackPosition(pos);
 291     posHit[0] = pos[0] + mom[0] / pTot * absLength;
 292     posHit[1] = pos[1] + mom[1] / pTot * absLength;
 293     posHit[2] = pos[2] + mom[2] / pTot * absLength;
 294
 295     // Create the charge
 296     Int_t q = ((Int_t) (energyeV / kWion));
 297
 298     // Add the hit to the array. TR photon hits are marked
 299     // by negative charge
 300     AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 301           ,det
 302           ,posHit
 303           ,-q
 304           ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 305           ,kTRUE);
 306
 307   }
 308
 309 }
 310
 311 //_____________________________________________________________________________
 312 void AliTRDv1::Init()
 313 {
 314   //
 315   // Initialise Transition Radiation Detector after geometry has been built.
 316   //
 317
 318   AliTRD::Init();
 319
 320   AliDebug(1,"Slow simulator\n");
 321
 322   // Switch on TR simulation as default
 323   if (!fTRon) {
 324     AliInfo("TR simulation off");
 325   }
 326   else {
 327     fTR = new AliTRDsim();
 328   }
 329
 330   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 331   const Float_t kPoti = 12.1;
 332   // Maximum energy (50 keV);
 333   const Float_t kEend = 50000.0;
 334   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 335   Float_t poti        = TMath::Log(kPoti);
 336   Float_t eEnd        = TMath::Log(kEend);
 337
 338   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 339   fDeltaE = new TF1("deltae" ,Ermilova ,poti,eEnd,0);
 340
 341   // Geant3 distribution for the delta-ray spectrum
 342   fDeltaG = new TF1("deltag",IntSpecGeant,2.421257,28.536469,0);
 343
 344   AliDebug(1,"+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++");
 345
 346 }
 347
 348 //_____________________________________________________________________________
 349 void AliTRDv1::StepManager()
 350 {
 351   //
 352   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 353   // along its path across the drift volume.
 354   //
 355
 356   switch (fTypeOfStepManager) {
 357    case 0:
 358     StepManagerErmilova();
 359     break;
 360    case 1:
 361     StepManagerGeant();
 362     break;
 363    case 2:
 364     StepManagerFixedStep();
 365     break;
 366    default:
 367     AliWarning("Not a valid Step Manager.");
 368   }
 369
 370 }
 371
 372 //_____________________________________________________________________________
 373 void AliTRDv1::SelectStepManager(Int_t t)
 374 {
 375   //
 376   // Selects a step manager type:
 377   //   0 - Ermilova
 378   //   1 - Geant3
 379   //   2 - Fixed step size
 380   //
 381
 382   fTypeOfStepManager = t;
 383   AliInfo(Form("Step Manager type %d was selected",fTypeOfStepManager));
 384
 385 }
 386
 387 //_____________________________________________________________________________
 388 void AliTRDv1::StepManagerGeant()
 389 {
 390   //
 391   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 392   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 393   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 394   // a spectrum taken from Geant3.
 395   //
 396   // Version by A. Bercuci
 397   //
 398
 399   Int_t    pla = 0;
 400   Int_t    cha = 0;
 401   Int_t    sec = 0;
 402   Int_t    det = 0;
 403   Int_t    iPdg;
 404   Int_t    qTot;
 405
 406   Float_t  hits[3];
 407   Float_t  charge;
 408   Float_t  aMass;
 409
 410   Double_t pTot     = 0;
 411   Double_t eDelta;
 412   Double_t betaGamma;
 413   Double_t pp;
 414   Double_t stepSize = 0;
 415
 416   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 417   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 418
 419   TString  cIdPath;
 420   Char_t   cIdSector[3];
 421            cIdSector[2]  = 0;
 422
 423   TString  cIdCurrent;
 424   TString  cIdSensDr = "J";
 425   TString  cIdSensAm = "K";
 426   Char_t   cIdChamber[3];
 427            cIdChamber[2] = 0;
 428
 429   TLorentzVector pos;
 430   TLorentzVector mom;
 431
 432   TArrayI        processes;
 433
 434   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
 435   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
 436   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
 437
 438   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
 439   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
 440   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g
 441
 442   // Minimum energy for the step size adjustment
 443   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
 444   // energy threshold for production of delta electrons
 445   const Float_t  kECut        = 1.0e4;
 446   // Parameters entering the parametrized range for delta electrons
 447   const Float_t  kRa          = 5.37e-4;
 448   const Float_t  kRb          = 0.9815;
 449   const Float_t  kRc          = 3.123e-3;
 450   // Gas density -> To be made user adjustable !
 451   // [0.85*0.00549+0.15*0.00186 (Xe-CO2 85-15)]
 452   const Float_t  kRho         = 0.004945 ;
 453
 454   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 455   // The averaged value (26/3/99)
 456   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
 457   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 458   const Float_t  kPrim        = 19.34;
 459   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 460   const Float_t  kPoti        = 12.1;
 461   // PDG code electron
 462   const Int_t    kPdgElectron = 11;
 463
 464   // Set the maximum step size to a very large number for all
 465   // neutral particles and those outside the driftvolume
 466   gMC->SetMaxStep(kBig);
 467
 468   // Use only charged tracks
 469   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 470       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 471
 472     // Inside a sensitive volume?
 473     drRegion = kFALSE;
 474     amRegion = kFALSE;
 475     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 476     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 477       drRegion = kTRUE;
 478     }
 479     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 480       amRegion = kTRUE;
 481     }
 482     if (drRegion || amRegion) {
 483
 484       // The hit coordinates and charge
 485       gMC->TrackPosition(pos);
 486       hits[0] = pos[0];
 487       hits[1] = pos[1];
 488       hits[2] = pos[2];
 489
 490       // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
 491       cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
 492       cIdSector[0] = cIdPath[21];
 493       cIdSector[1] = cIdPath[22];
 494       sec = atoi(cIdSector);
 495
 496       // The plane and chamber number
 497       cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
 498       cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
 499       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
 500       cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
 501       pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
 502
 503       // The detector number
 504       det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 505
 506       // Special hits only in the drift region
 507       if      ((drRegion) &&
 508                (gMC->IsTrackEntering())) {
 509
 510         // Create a track reference at the entrance of each
 511         // chamber that contains the momentum components of the particle
 512         gMC->TrackMomentum(mom);
 513         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 514
 515         // Create the hits from TR photons if electron/positron is
 516         // entering the drift volume
 517         if ((fTR) &&
 518             (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
 519           CreateTRhit(det);
 520         }
 521
 522       }
 523       else if ((amRegion) &&
 524                (gMC->IsTrackExiting())) {
 525
 526         // Create a track reference at the exit of each
 527         // chamber that contains the momentum components of the particle
 528         gMC->TrackMomentum(mom);
 529         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 530
 531       }
 532
 533       // Calculate the energy of the delta-electrons
 534       // modified by Alex Bercuci (A.Bercuci@gsi.de) on 26.01.06
 535       // take into account correlation with the underlying GEANT tracking
 536       // mechanism. see
 537       // http://www-linux.gsi.de/~abercuci/Contributions/TRD/index.html
 538       //
 539       // determine the most significant process (last on the processes list)
 540       // which caused this hit
 541       gMC->StepProcesses(processes);
 542       Int_t nofprocesses = processes.GetSize();
 543       Int_t pid;
 544       if (!nofprocesses) {
 545         pid = 0;
 546       }
 547       else {
 548         pid =   processes[nofprocesses-1];
 549       }
 550
 551       // Generate Edep according to GEANT parametrisation
 552       eDelta = TMath::Exp(fDeltaG->GetRandom()) - kPoti;
 553       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 554       Float_t prRange = 0.0;
 555       Float_t range   = gMC->TrackLength() - fTrackLength0;
 556       // merge GEANT tracker information with locally cooked one
 557       if (gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber() == fPrimaryTrackPid) {
 558         if      (pid == 27) {
 559           if (eDelta >= kECut) {
 560             prRange = kRa * eDelta * 0.001
 561                     * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
 562             if (prRange >= (3.7 - range)) {
 563               eDelta *= 0.1;
 564             }
 565           }
 566         }
 567         else if (pid ==  1) {
 568           if (eDelta <  kECut) {
 569             eDelta *= 0.5;
 570           }
 571           else {
 572             prRange = kRa * eDelta * 0.001
 573                     * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
 574             if (prRange >= ((AliTRDgeometry::DrThick()
 575                            + AliTRDgeometry::AmThick()) - range)) {
 576               eDelta *= 0.05;
 577             }
 578             else {
 579               eDelta *= 0.5;
 580             }
 581           }
 582         }
 583         else {
 584           eDelta = 0.0;
 585         }
 586       }
 587       else {
 588         eDelta = 0.0;
 589       }
 590
 591       // Generate the electron cluster size
 592       if (eDelta > 0.0) {
 593
 594         qTot = ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
 595
 596         // Create a new dEdx hit
 597         AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 598               ,det
 599               ,hits
 600               ,qTot
 601               ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 602               ,drRegion);
 603
 604       }
 605
 606       // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 607       // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
 608       aMass = gMC->TrackMass();
 609       if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
 610
 611         // The energy loss according to Bethe Bloch
 612         iPdg = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
 613         if ((iPdg != kPdgElectron) ||
 614             ((iPdg == kPdgElectron) &&
 615              (pTot  < kPTotMaxEl))) {
 616           gMC->TrackMomentum(mom);
 617           pTot      = mom.Rho();
 618           betaGamma = pTot / aMass;
 619           pp        = BetheBlochGeant(betaGamma);
 620           // Take charge > 1 into account
 621           charge     = gMC->TrackCharge();
 622           if (TMath::Abs(charge) > 1) {
 623             pp = pp * charge*charge;
 624           }
 625         }
 626         else {
 627           // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 628           pp = kPrim * kPlateau;
 629         }
 630
 631         Int_t nsteps = 0;
 632         do {
 633           nsteps = gRandom->Poisson(pp);
 634         } while(!nsteps);
 635         stepSize = 1.0 / nsteps;
 636         gMC->SetMaxStep(stepSize);
 637
 638       }
 639
 640     }
 641
 642   }
 643
 644 }
 645
 646 //_____________________________________________________________________________
 647 void AliTRDv1::StepManagerErmilova()
 648 {
 649   //
 650   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 651   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 652   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 653   // a spectrum taken from Ermilova et al.
 654   //
 655
 656   Int_t    pla = 0;
 657   Int_t    cha = 0;
 658   Int_t    sec = 0;
 659   Int_t    det = 0;
 660   Int_t    iPdg;
 661   Int_t    qTot;
 662
 663   Float_t  hits[3];
 664   Double_t random[1];
 665   Float_t  charge;
 666   Float_t  aMass;
 667
 668   Double_t pTot     = 0.0;
 669   Double_t eDelta;
 670   Double_t betaGamma;
 671   Double_t pp;
 672   Double_t stepSize;
 673
 674   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 675   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 676
 677   TString  cIdPath;
 678   Char_t   cIdSector[3];
 679            cIdSector[2]  = 0;
 680
 681   TString  cIdCurrent;
 682   TString  cIdSensDr = "J";
 683   TString  cIdSensAm = "K";
 684   Char_t   cIdChamber[3];
 685            cIdChamber[2] = 0;
 686
 687   TLorentzVector pos;
 688   TLorentzVector mom;
 689
 690   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
 691   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
 692   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
 693
 694   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
 695   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
 696   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g
 697
 698   // Minimum energy for the step size adjustment
 699   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
 700
 701   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 702   // The averaged value (26/3/99)
 703   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
 704   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 705   const Float_t  kPrim        = 48.0;
 706   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 707   const Float_t  kPoti        = 12.1;
 708   // PDG code electron
 709   const Int_t    kPdgElectron = 11;
 710
 711   // Set the maximum step size to a very large number for all
 712   // neutral particles and those outside the driftvolume
 713   gMC->SetMaxStep(kBig);
 714
 715   // Use only charged tracks
 716   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 717       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 718
 719     // Inside a sensitive volume?
 720     drRegion = kFALSE;
 721     amRegion = kFALSE;
 722     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 723     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 724       drRegion = kTRUE;
 725     }
 726     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 727       amRegion = kTRUE;
 728     }
 729     if (drRegion || amRegion) {
 730
 731       // The hit coordinates and charge
 732       gMC->TrackPosition(pos);
 733       hits[0] = pos[0];
 734       hits[1] = pos[1];
 735       hits[2] = pos[2];
 736
 737       // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
 738       cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
 739       cIdSector[0] = cIdPath[21];
 740       cIdSector[1] = cIdPath[22];
 741       sec = atoi(cIdSector);
 742
 743       // The plane and chamber number
 744       cIdChamber[0] = cIdCurrent[2];
 745       cIdChamber[1] = cIdCurrent[3];
 746       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
 747       cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
 748       pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
 749
 750       // The detector number
 751       det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 752
 753       // Special hits only in the drift region
 754       if      ((drRegion) &&
 755                (gMC->IsTrackEntering())) {
 756
 757         // Create a track reference at the entrance of each
 758         // chamber that contains the momentum components of the particle
 759         gMC->TrackMomentum(mom);
 760         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 761
 762         // Create the hits from TR photons if electron/positron is
 763         // entering the drift volume
 764         if ((fTR) &&
 765             (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
 766           CreateTRhit(det);
 767         }
 768
 769       }
 770       else if ((amRegion) &&
 771                (gMC->IsTrackExiting())) {
 772
 773         // Create a track reference at the exit of each
 774         // chamber that contains the momentum components of the particle
 775         gMC->TrackMomentum(mom);
 776         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 777
 778       }
 779
 780       // Calculate the energy of the delta-electrons
 781       eDelta = TMath::Exp(fDeltaE->GetRandom()) - kPoti;
 782       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 783
 784       // Generate the electron cluster size
 785       if (eDelta > 0.0) {
 786
 787         qTot = ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
 788
 789         // Create a new dEdx hit
 790         if (drRegion) {
 791           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 792                 ,det
 793                 ,hits
 794                 ,qTot
 795                 ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 796                 ,kTRUE);
 797         }
 798         else {
 799           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 800                 ,det
 801                 ,hits
 802                 ,qTot
 803                 ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 804                 ,kFALSE);
 805         }
 806
 807       }
 808
 809       // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 810       // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
 811       aMass = gMC->TrackMass();
 812       if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
 813
 814         // The energy loss according to Bethe Bloch
 815         iPdg  = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
 816         if ((iPdg != kPdgElectron) ||
 817             ((iPdg == kPdgElectron) &&
 818              (pTot  < kPTotMaxEl))) {
 819           gMC->TrackMomentum(mom);
 820           pTot      = mom.Rho();
 821           betaGamma = pTot / aMass;
 822           pp        = kPrim * BetheBloch(betaGamma);
 823           // Take charge > 1 into account
 824           charge = gMC->TrackCharge();
 825           if (TMath::Abs(charge) > 1) {
 826             pp = pp * charge*charge;
 827           }
 828         }
 829         else {
 830           // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 831           pp = kPrim * kPlateau;
 832         }
 833
 834         if (pp > 0.0) {
 835           do {
 836             gMC->GetRandom()->RndmArray(1,random);
 837           }
 838           while ((random[0] == 1.0) ||
 839                  (random[0] == 0.0));
 840           stepSize = - TMath::Log(random[0]) / pp;
 841           gMC->SetMaxStep(stepSize);
 842         }
 843
 844       }
 845
 846     }
 847
 848   }
 849
 850 }
 851
 852 //_____________________________________________________________________________
 853 void AliTRDv1::StepManagerFixedStep()
 854 {
 855   //
 856   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 857   // along its path across the drift volume. The step size is fixed in
 858   // this version of the step manager.
 859   //
 860
 861   // PDG code electron
 862   const Int_t   kPdgElectron = 11;
 863
 864   Int_t    pla = 0;
 865   Int_t    cha = 0;
 866   Int_t    sec = 0;
 867   Int_t    det = 0;
 868   Int_t    qTot;
 869
 870   Float_t  hits[3];
 871   Double_t eDep;
 872
 873   Bool_t   drRegion = kFALSE;
 874   Bool_t   amRegion = kFALSE;
 875
 876   TString  cIdPath;
 877   Char_t   cIdSector[3];
 878            cIdSector[2]  = 0;
 879
 880   TString  cIdCurrent;
 881   TString  cIdSensDr = "J";
 882   TString  cIdSensAm = "K";
 883   Char_t   cIdChamber[3];
 884            cIdChamber[2] = 0;
 885
 886   TLorentzVector pos;
 887   TLorentzVector mom;
 888
 889   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
 890   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
 891   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
 892
 893   const Double_t kBig         = 1.0e+12;
 894
 895   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
 896   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;  // Minimum energy for the step size adjustment
 897
 898   // Set the maximum step size to a very large number for all
 899   // neutral particles and those outside the driftvolume
 900   gMC->SetMaxStep(kBig);
 901
 902   // If not charged track or already stopped or disappeared, just return.
 903   if ((!gMC->TrackCharge()) ||
 904         gMC->IsTrackDisappeared()) {
 905     return;
 906   }
 907
 908   // Inside a sensitive volume?
 909   cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
 910
 911   if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
 912     drRegion = kTRUE;
 913   }
 914   if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
 915     amRegion = kTRUE;
 916   }
 917
 918   if ((!drRegion) &&
 919       (!amRegion)) {
 920     return;
 921   }
 922
 923   // The hit coordinates and charge
 924   gMC->TrackPosition(pos);
 925   hits[0] = pos[0];
 926   hits[1] = pos[1];
 927   hits[2] = pos[2];
 928
 929   // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
 930   cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
 931   cIdSector[0] = cIdPath[21];
 932   cIdSector[1] = cIdPath[22];
 933   sec = atoi(cIdSector);
 934
 935   // The plane and chamber number
 936   cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
 937   cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
 938   Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
 939   cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
 940   pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
 941
 942   // The detector number
 943   det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 944
 945   // 0: InFlight 1:Entering 2:Exiting
 946   Int_t trkStat = 0;
 947
 948   // Special hits only in the drift region
 949   if      ((drRegion) &&
 950            (gMC->IsTrackEntering())) {
 951
 952     // Create a track reference at the entrance of each
 953     // chamber that contains the momentum components of the particle
 954     gMC->TrackMomentum(mom);
 955     AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 956     trkStat = 1;
 957
 958     // Create the hits from TR photons if electron/positron is
 959     // entering the drift volume
 960     if ((fTR) &&
 961         (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
 962       CreateTRhit(det);
 963     }
 964
 965   }
 966   else if ((amRegion) &&
 967            (gMC->IsTrackExiting())) {
 968
 969     // Create a track reference at the exit of each
 970     // chamber that contains the momentum components of the particle
 971     gMC->TrackMomentum(mom);
 972     AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
 973     trkStat = 2;
 974
 975   }
 976
 977   // Calculate the charge according to GEANT Edep
 978   // Create a new dEdx hit
 979   eDep = TMath::Max(gMC->Edep(),0.0) * 1.0e+09;
 980   qTot = (Int_t) (eDep / kWion);
 981   if ((qTot) ||
 982       (trkStat)) {
 983     AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
 984           ,det
 985           ,hits
 986           ,qTot
 987           ,gMC->TrackTime()*1.0e06
 988           ,drRegion);
 989   }
 990
 991   // Set Maximum Step Size
 992   // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
 993   if ((gMC->Etot() - gMC->TrackMass()) < kEkinMinStep) {
 994     return;
 995   }
 996   gMC->SetMaxStep(fStepSize);
 997
 998 }
 999
1000 //_____________________________________________________________________________
1001 Double_t AliTRDv1::BetheBloch(Double_t bg)
1002 {
1003   //
1004   // Parametrization of the Bethe-Bloch-curve
1005   // The parametrization is the same as for the TPC and is taken from Lehrhaus.
1006   //
1007
1008   // This parameters have been adjusted to averaged values from GEANT
1009   const Double_t kP1    = 7.17960e-02;
1010   const Double_t kP2    = 8.54196;
1011   const Double_t kP3    = 1.38065e-06;
1012   const Double_t kP4    = 5.30972;
1013   const Double_t kP5    = 2.83798;
1014
1015   // Lower cutoff of the Bethe-Bloch-curve to limit step sizes
1016   const Double_t kBgMin = 0.8;
1017   const Double_t kBBMax = 6.83298;
1018
1019   if (bg > kBgMin) {
1020     Double_t yy = bg / TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1021     Double_t aa = TMath::Power(yy,kP4);
1022     Double_t bb = TMath::Power((1.0/bg),kP5);
1023              bb = TMath::Log(kP3 + bb);
1024     return ((kP2 - aa - bb) * kP1 / aa);
1025   }
1026   else {
1027     return kBBMax;
1028   }
1029
1030 }
1031
1032 //_____________________________________________________________________________
1033 Double_t AliTRDv1::BetheBlochGeant(Double_t bg)
1034 {
1035   //
1036   // Return dN/dx (number of primary collisions per centimeter)
1037   // for given beta*gamma factor.
1038   //
1039   // Implemented by K.Oyama according to GEANT 3 parametrization shown in
1040   // A.Andronic's webpage: http://www-alice.gsi.de/trd/papers/dedx/dedx.html
1041   // This must be used as a set with IntSpecGeant.
1042   //
1043
1044   Int_t    i = 0;
1045
1046   Double_t arrG[20]  = {     1.100000,     1.200000,     1.300000,     1.500000
1047                        ,     1.800000,     2.000000,     2.500000,     3.000000
1048                        ,     4.000000,     7.000000,    10.000000,    20.000000
1049                        ,    40.000000,    70.000000,   100.000000,   300.000000
1050                        ,   600.000000,  1000.000000,  3000.000000, 10000.000000 };
1051
1052   Double_t arrNC[20] = {    75.009056,    45.508083,    35.299252,    27.116327
1053                        ,    22.734999,    21.411915,    19.934095,    19.449375
1054                        ,    19.344431,    20.185553,    21.027925,    22.912676
1055                        ,    24.933352,    26.504053,    27.387468,    29.566597
1056                        ,    30.353779,    30.787134,    31.129285,    31.157350 };
1057
1058   // Betagamma to gamma
1059   Double_t g = TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1060
1061   // Find the index just before the point we need.
1062   for (i = 0; i < 18; i++) {
1063     if ((arrG[i]   < g) &&
1064         (arrG[i+1] > g)) {
1065       break;
1066     }
1067   }
1068
1069   // Simple interpolation.
1070   Double_t pp = ((arrNC[i+1] - arrNC[i]) / (arrG[i+1]  - arrG[i]))
1071               * (g - arrG[i]) + arrNC[i];
1072
1073   return pp;
1074
1075 }
1076
1077 //_____________________________________________________________________________
1078 Double_t Ermilova(Double_t *x, Double_t *)
1079 {
1080   //
1081   // Calculates the delta-ray energy distribution according to Ermilova.
1082   // Logarithmic scale !
1083   //
1084
1085   Double_t energy;
1086   Double_t dpos;
1087   Double_t dnde;
1088
1089   Int_t    pos1;
1090   Int_t    pos2;
1091
1092   const Int_t kNv = 31;
1093
1094   Float_t vxe[kNv] = {  2.3026,  2.9957,  3.4012,  3.6889,  3.9120
1095                      ,  4.0943,  4.2485,  4.3820,  4.4998,  4.6052
1096                      ,  4.7005,  5.0752,  5.2983,  5.7038,  5.9915
1097                      ,  6.2146,  6.5221,  6.9078,  7.3132,  7.6009
1098                      ,  8.0064,  8.5172,  8.6995,  8.9872,  9.2103
1099                      ,  9.4727,  9.9035, 10.3735, 10.5966, 10.8198
1100                      , 11.5129 };
1101
1102   Float_t vye[kNv] = { 80.0,    31.0,    23.3,    21.1,    21.0
1103                      , 20.9,    20.8,    20.0,    16.0,    11.0
1104                      ,  8.0,     6.0,     5.2,     4.6,     4.0
1105                      ,  3.5,     3.0,     1.4,     0.67,    0.44
1106                      ,  0.3,     0.18,    0.12,    0.08,    0.056
1107                      ,  0.04,    0.023,   0.015,   0.011,    0.01
1108                      ,  0.004  };
1109
1110   energy = x[0];
1111
1112   // Find the position
1113   pos1 = 0;
1114   pos2 = 0;
1115   dpos = 0;
1116   do {
1117     dpos = energy - vxe[pos2++];
1118   }
1119   while (dpos > 0);
1120   pos2--;
1121   if (pos2 > kNv) {
1122     pos2 = kNv - 1;
1123   }
1124   pos1 = pos2 - 1;
1125
1126   // Differentiate between the sampling points
1127   dnde = (vye[pos1] - vye[pos2]) / (vxe[pos2] - vxe[pos1]);
1128
1129   return dnde;
1130
1131 }
1132
1133 //_____________________________________________________________________________
1134 Double_t IntSpecGeant(Double_t *x, Double_t *)
1135 {
1136   //
1137   // Integrated spectrum from Geant3
1138   //
1139
1140   const Int_t npts = 83;
1141   Double_t arre[npts]    = {  2.421257,     2.483278,    2.534301,     2.592230
1142                            ,  2.672067,     2.813299,    3.015059,     3.216819
1143                            ,  3.418579,     3.620338,    3.868209,     3.920198
1144                            ,  3.978284,     4.063923,    4.186264,     4.308605
1145                            ,  4.430946,     4.553288,    4.724261,     4.837736
1146                            ,  4.999842,     5.161949,    5.324056,     5.486163
1147                            ,  5.679688,     5.752998,    5.857728,     5.962457
1148                            ,  6.067185,     6.171914,    6.315653,     6.393674
1149                            ,  6.471694,     6.539689,    6.597658,     6.655627
1150                            ,  6.710957,     6.763648,    6.816338,     6.876198
1151                            ,  6.943227,     7.010257,    7.106285,     7.252151
1152                            ,  7.460531,     7.668911,    7.877290,     8.085670
1153                            ,  8.302979,     8.353585,    8.413120,     8.483500
1154                            ,  8.541030,     8.592857,    8.668865,     8.820485
1155                            ,  9.037086,     9.253686,    9.470286,     9.686887
1156                            ,  9.930838,     9.994655,   10.085822,    10.176990
1157                            , 10.268158,    10.359325,   10.503614,    10.627565
1158                            , 10.804637,    10.981709,   11.158781,    11.335854
1159                            , 11.593397,    11.781165,   12.049404,    12.317644
1160                            , 12.585884,    12.854123,   14.278421,    16.975889
1161                            , 20.829416,    24.682943,   28.536469 };
1162
1163   Double_t arrdnde[npts] = { 10.960000,    10.960000,   10.359500,     9.811340
1164                            ,  9.1601500,    8.206670,    6.919630,     5.655430
1165                            ,  4.6221300,    3.777610,    3.019560,     2.591950
1166                            ,  2.5414600,    2.712920,    3.327460,     4.928240
1167                            ,  7.6185300,   10.966700,   12.225800,     8.094750
1168                            ,  3.3586900,    1.553650,    1.209600,     1.263840
1169                            ,  1.3241100,    1.312140,    1.255130,     1.165770
1170                            ,  1.0594500,    0.945450,    0.813231,     0.699837
1171                            ,  0.6235580,    2.260990,    2.968350,     2.240320
1172                            ,  1.7988300,    1.553300,    1.432070,     1.535520
1173                            ,  1.4429900,    1.247990,    1.050750,     0.829549
1174                            ,  0.5900280,    0.395897,    0.268741,     0.185320
1175                            ,  0.1292120,    0.103545,    0.0949525,    0.101535
1176                            ,  0.1276380,    0.134216,    0.123816,     0.104557
1177                            ,  0.0751843,    0.0521745,   0.0373546,    0.0275391
1178                            ,  0.0204713,    0.0169234,   0.0154552,    0.0139194
1179                            ,  0.0125592,    0.0113638,   0.0107354,    0.0102137
1180                            ,  0.00845984,   0.00683338,  0.00556836,   0.00456874
1181                            ,  0.0036227,    0.00285991,  0.00226664,   0.00172234
1182                            ,  0.00131226,   0.00100284,  0.000465492,  7.26607e-05
1183                            ,  3.63304e-06,  0.0000000,   0.0000000   };
1184
1185   Int_t    i;
1186   Double_t energy = x[0];
1187
1188   for (i = 0; i < npts; i++) {
1189     if (energy < arre[i]) {
1190       break;
1191     }
1192   }
1193
1194   if (i == 0) {
1195     AliErrorGeneral("AliTRDv1::IntSpecGeant","Given energy value is too small or zero");
1196   }
1197
1198   return arrdnde[i];
1199
1200 }