TRD/AliTRDv1.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /*
  17 $Log$
  18 Revision 1.20  2000/06/08 18:32:58  cblume
  19 Make code compliant to coding conventions
  20
  21 Revision 1.19  2000/06/07 16:27:32  cblume
  22 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
  23
  24 Revision 1.18  2000/05/08 16:17:27  cblume
  25 Merge TRD-develop
  26
  27 Revision 1.17.2.1  2000/05/08 14:59:16  cblume
  28 Made inline function non-virtual. Bug fix in setting sensitive chamber
  29
  30 Revision 1.17  2000/02/28 19:10:26  cblume
  31 Include the new TRD classes
  32
  33 Revision 1.16.4.1  2000/02/28 18:04:35  cblume
  34 Change to new hit version, introduce geometry class, and move digitization and clustering to AliTRDdigitizer/AliTRDclusterizerV1
  35
  36 Revision 1.16  1999/11/05 22:50:28  fca
  37 Do not use Atan, removed from ROOT too
  38
  39 Revision 1.15  1999/11/02 17:20:19  fca
  40 initialise nbytes before using it
  41
  42 Revision 1.14  1999/11/02 17:15:54  fca
  43 Correct ansi scoping not accepted by HP compilers
  44
  45 Revision 1.13  1999/11/02 17:14:51  fca
  46 Correct ansi scoping not accepted by HP compilers
  47
  48 Revision 1.12  1999/11/02 16:35:56  fca
  49 New version of TRD introduced
  50
  51 Revision 1.11  1999/11/01 20:41:51  fca
  52 Added protections against using the wrong version of FRAME
  53
  54 Revision 1.10  1999/09/29 09:24:35  fca
  55 Introduction of the Copyright and cvs Log
  56
  57 */
  58
  59 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  60 //                                                                           //
  61 //  Transition Radiation Detector version 2 -- slow simulator                //
  62 //                                                                           //
  63 //Begin_Html
  64 /*
  65 <img src="picts/AliTRDfullClass.gif">
  66 */
  67 //End_Html
  68 //                                                                           //
  69 //                                                                           //
  70 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  71
  72 #include <TMath.h>
  73 #include <TVector.h>
  74 #include <TRandom.h>
  75
  76 #include "AliRun.h"
  77 #include "AliMC.h"
  78 #include "AliConst.h"
  79
  80 #include "AliTRDv1.h"
  81 #include "AliTRDmatrix.h"
  82 #include "AliTRDgeometry.h"
  83
  84 ClassImp(AliTRDv1)
  85
  86
  87 //_____________________________________________________________________________
  88 AliTRDv1::AliTRDv1():AliTRD()
  89 {
  90   //
  91   // Default constructor
  92   //
  93
  94   fIdSens          =  0;
  95
  96   fIdChamber1      =  0;
  97   fIdChamber2      =  0;
  98   fIdChamber3      =  0;
  99
 100   fSensSelect      =  0;
 101   fSensPlane       = -1;
 102   fSensChamber     = -1;
 103   fSensSector      = -1;
 104   fSensSectorRange =  0;
 105
 106   fDeltaE          = NULL;
 107
 108 }
 109
 110 //_____________________________________________________________________________
 111 AliTRDv1::AliTRDv1(const char *name, const char *title)
 112          :AliTRD(name, title)
 113 {
 114   //
 115   // Standard constructor for Transition Radiation Detector version 1
 116   //
 117
 118   fIdSens          =  0;
 119
 120   fIdChamber1      =  0;
 121   fIdChamber2      =  0;
 122   fIdChamber3      =  0;
 123
 124   fSensSelect      =  0;
 125   fSensPlane       = -1;
 126   fSensChamber     = -1;
 127   fSensSector      = -1;
 128   fSensSectorRange =  0;
 129
 130   fDeltaE          = NULL;
 131
 132   SetBufferSize(128000);
 133
 134 }
 135
 136 //_____________________________________________________________________________
 137 AliTRDv1::AliTRDv1(const AliTRDv1 &trd)
 138 {
 139   //
 140   // Copy constructor
 141   //
 142
 143   ((AliTRDv1 &) trd).Copy(*this);
 144
 145 }
 146
 147 //_____________________________________________________________________________
 148 AliTRDv1::~AliTRDv1()
 149 {
 150   //
 151   // AliTRDv1 destructor
 152   //
 153
 154   if (fDeltaE) delete fDeltaE;
 155
 156 }
 157
 158 //_____________________________________________________________________________
 159 AliTRDv1 &AliTRDv1::operator=(const AliTRDv1 &trd)
 160 {
 161   //
 162   // Assignment operator
 163   //
 164
 165   if (this != &trd) ((AliTRDv1 &) trd).Copy(*this);
 166   return *this;
 167
 168 }
 169
 170 //_____________________________________________________________________________
 171 void AliTRDv1::Copy(AliTRDv1 &trd)
 172 {
 173   //
 174   // Copy function
 175   //
 176
 177   trd.fIdSens          = fIdSens;
 178
 179   trd.fIdChamber1      = fIdChamber1;
 180   trd.fIdChamber2      = fIdChamber2;
 181   trd.fIdChamber3      = fIdChamber3;
 182
 183   trd.fSensSelect      = fSensSelect;
 184   trd.fSensPlane       = fSensPlane;
 185   trd.fSensChamber     = fSensChamber;
 186   trd.fSensSector      = fSensSector;
 187   trd.fSensSectorRange = fSensSectorRange;
 188
 189   trd.fDeltaE          = NULL;
 190
 191 }
 192
 193 //_____________________________________________________________________________
 194 void AliTRDv1::CreateGeometry()
 195 {
 196   //
 197   // Create the GEANT geometry for the Transition Radiation Detector - Version 1
 198   // This version covers the full azimuth.
 199   //
 200
 201   // Check that FRAME is there otherwise we have no place where to put the TRD
 202   AliModule* frame = gAlice->GetModule("FRAME");
 203   if (!frame) return;
 204
 205   // Define the chambers
 206   AliTRD::CreateGeometry();
 207
 208 }
 209
 210 //_____________________________________________________________________________
 211 void AliTRDv1::CreateMaterials()
 212 {
 213   //
 214   // Create materials for the Transition Radiation Detector version 1
 215   //
 216
 217   AliTRD::CreateMaterials();
 218
 219 }
 220
 221 //_____________________________________________________________________________
 222 void AliTRDv1::Init()
 223 {
 224   //
 225   // Initialise Transition Radiation Detector after geometry has been built.
 226   //
 227
 228   AliTRD::Init();
 229
 230   printf("          Slow simulator\n\n");
 231   if (fSensSelect) {
 232     if (fSensPlane   >= 0)
 233       printf("          Only plane %d is sensitive\n",fSensPlane);
 234     if (fSensChamber >= 0)
 235       printf("          Only chamber %d is sensitive\n",fSensChamber);
 236     if (fSensSector  >= 0) {
 237       Int_t sens1  = fSensSector;
 238       Int_t sens2  = fSensSector + fSensSectorRange;
 239             sens2 -= ((Int_t) (sens2 / kNsect)) * kNsect;
 240       printf("          Only sectors %d - %d are sensitive\n",sens1,sens2-1);
 241     }
 242   }
 243   printf("\n");
 244
 245   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 246   const Float_t kPoti = 12.1;
 247   // Maximum energy (50 keV);
 248   const Float_t kEend = 50000.0;
 249   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
 250   Float_t poti = TMath::Log(kPoti);
 251   Float_t eEnd = TMath::Log(kEend);
 252   fDeltaE  = new TF1("deltae",Ermilova,poti,eEnd,0);
 253
 254   // Identifier of the sensitive volume (drift region)
 255   fIdSens     = gMC->VolId("UL05");
 256
 257   // Identifier of the TRD-driftchambers
 258   fIdChamber1 = gMC->VolId("UCIO");
 259   fIdChamber2 = gMC->VolId("UCIM");
 260   fIdChamber3 = gMC->VolId("UCII");
 261
 262   for (Int_t i = 0; i < 80; i++) printf("*");
 263   printf("\n");
 264
 265 }
 266
 267 //_____________________________________________________________________________
 268 void AliTRDv1::SetSensPlane(Int_t iplane)
 269 {
 270   //
 271   // Defines the hit-sensitive plane (0-5)
 272   //
 273
 274   if ((iplane < 0) || (iplane > 5)) {
 275     printf("Wrong input value: %d\n",iplane);
 276     printf("Use standard setting\n");
 277     fSensPlane  = -1;
 278     fSensSelect =  0;
 279     return;
 280   }
 281
 282   fSensSelect = 1;
 283   fSensPlane  = iplane;
 284
 285 }
 286
 287 //_____________________________________________________________________________
 288 void AliTRDv1::SetSensChamber(Int_t ichamber)
 289 {
 290   //
 291   // Defines the hit-sensitive chamber (0-4)
 292   //
 293
 294   if ((ichamber < 0) || (ichamber > 4)) {
 295     printf("Wrong input value: %d\n",ichamber);
 296     printf("Use standard setting\n");
 297     fSensChamber = -1;
 298     fSensSelect  =  0;
 299     return;
 300   }
 301
 302   fSensSelect  = 1;
 303   fSensChamber = ichamber;
 304
 305 }
 306
 307 //_____________________________________________________________________________
 308 void AliTRDv1::SetSensSector(Int_t isector)
 309 {
 310   //
 311   // Defines the hit-sensitive sector (0-17)
 312   //
 313
 314   SetSensSector(isector,1);
 315
 316 }
 317
 318 //_____________________________________________________________________________
 319 void AliTRDv1::SetSensSector(Int_t isector, Int_t nsector)
 320 {
 321   //
 322   // Defines a range of hit-sensitive sectors. The range is defined by
 323   // <isector> (0-17) as the starting point and <nsector> as the number
 324   // of sectors to be included.
 325   //
 326
 327   if ((isector < 0) || (isector > 17)) {
 328     printf("Wrong input value <isector>: %d\n",isector);
 329     printf("Use standard setting\n");
 330     fSensSector      = -1;
 331     fSensSectorRange =  0;
 332     fSensSelect      =  0;
 333     return;
 334   }
 335
 336   if ((nsector < 1) || (nsector > 18)) {
 337     printf("Wrong input value <nsector>: %d\n",nsector);
 338     printf("Use standard setting\n");
 339     fSensSector      = -1;
 340     fSensSectorRange =  0;
 341     fSensSelect      =  0;
 342     return;
 343   }
 344
 345   fSensSelect      = 1;
 346   fSensSector      = isector;
 347   fSensSectorRange = nsector;
 348
 349 }
 350
 351 //_____________________________________________________________________________
 352 void AliTRDv1::StepManager()
 353 {
 354   //
 355   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
 356   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
 357   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
 358   // a spectrum taken from Ermilova et al.
 359   //
 360
 361   Int_t    iIdSens, icSens;
 362   Int_t    iIdSpace, icSpace;
 363   Int_t    iIdChamber, icChamber;
 364   Int_t    pla = 0;
 365   Int_t    cha = 0;
 366   Int_t    sec = 0;
 367   Int_t    iPdg;
 368
 369   Int_t    det[1];
 370
 371   Float_t  hits[4];
 372   Float_t  random[1];
 373   Float_t  charge;
 374   Float_t  aMass;
 375
 376   Double_t pTot;
 377   Double_t qTot;
 378   Double_t eDelta;
 379   Double_t betaGamma, pp;
 380
 381   TLorentzVector pos, mom;
 382   TClonesArray  &lhits = *fHits;
 383
 384   const Double_t kBig     = 1.0E+12;
 385
 386   // Ionization energy
 387   const Float_t  kWion    = 22.04;
 388   // Maximum energy for e+ e- g for the step-size calculation
 389   const Float_t  kPTotMax = 0.002;
 390   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
 391   // taken from: Allison + Comb, Ann. Rev. Nucl. Sci. (1980), 30, 253
 392   //const Double_t kPlateau = 1.70;
 393   // the averaged value (26/3/99)
 394   const Float_t  kPlateau = 1.55;
 395   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 396   const Float_t  kPrim    = 48.0;
 397   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
 398   const Float_t  kPoti    = 12.1;
 399
 400   // PDG code electron
 401   const Int_t    kPdgElectron = 11;
 402
 403   // Set the maximum step size to a very large number for all
 404   // neutral particles and those outside the driftvolume
 405   gMC->SetMaxStep(kBig);
 406
 407   // Use only charged tracks
 408   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
 409       (!gMC->IsTrackStop()       ) &&
 410       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
 411
 412     // Inside a sensitive volume?
 413     iIdSens = gMC->CurrentVolID(icSens);
 414     if (iIdSens == fIdSens) {
 415
 416       iIdSpace   = gMC->CurrentVolOffID(4,icSpace  );
 417       iIdChamber = gMC->CurrentVolOffID(1,icChamber);
 418
 419       // Calculate the energy of the delta-electrons
 420       eDelta = TMath::Exp(fDeltaE->GetRandom()) - kPoti;
 421       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
 422
 423       // The number of secondary electrons created
 424       qTot = (Double_t) ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
 425
 426       // The hit coordinates and charge
 427       gMC->TrackPosition(pos);
 428       hits[0] = pos[0];
 429       hits[1] = pos[1];
 430       hits[2] = pos[2];
 431       hits[3] = qTot;
 432
 433       // The sector number (0 - 17)
 434       // The numbering goes clockwise and starts at y = 0
 435       Float_t phi = kRaddeg*TMath::ATan2(pos[0],pos[1]);
 436       if (phi < 90.)
 437         phi = phi + 270.;
 438       else
 439         phi = phi -  90.;
 440       sec = ((Int_t) (phi / 20));
 441
 442       // The chamber number
 443       //   0: outer left
 444       //   1: middle left
 445       //   2: inner
 446       //   3: middle right
 447       //   4: outer right
 448       if      (iIdChamber == fIdChamber1)
 449         cha = (hits[2] < 0 ? 0 : 4);
 450       else if (iIdChamber == fIdChamber2)
 451         cha = (hits[2] < 0 ? 1 : 3);
 452       else if (iIdChamber == fIdChamber3)
 453         cha = 2;
 454
 455       // The plane number
 456       // The numbering starts at the innermost plane
 457       pla = icChamber - TMath::Nint((Float_t) (icChamber / 7)) * 6 - 1;
 458
 459       // Check on selected volumes
 460       Int_t addthishit = 1;
 461       if (fSensSelect) {
 462         if ((fSensPlane   >= 0) && (pla != fSensPlane  )) addthishit = 0;
 463         if ((fSensChamber >= 0) && (cha != fSensChamber)) addthishit = 0;
 464         if (fSensSector  >= 0) {
 465           Int_t sens1  = fSensSector;
 466           Int_t sens2  = fSensSector + fSensSectorRange;
 467                 sens2 -= ((Int_t) (sens2 / kNsect)) * kNsect;
 468           if (sens1 < sens2) {
 469             if ((sec < sens1) || (sec >= sens2)) addthishit = 0;
 470           }
 471           else {
 472             if ((sec < sens1) && (sec >= sens2)) addthishit = 0;
 473           }
 474         }
 475       }
 476
 477       // Add this hit
 478       if (addthishit) {
 479
 480         det[0] = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
 481         new(lhits[fNhits++]) AliTRDhit(fIshunt
 482                                       ,gAlice->CurrentTrack()
 483                                       ,det
 484                                       ,hits);
 485
 486         // The energy loss according to Bethe Bloch
 487         gMC->TrackMomentum(mom);
 488         pTot = mom.Rho();
 489         iPdg = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
 490         if ( (iPdg != kPdgElectron) ||
 491             ((iPdg == kPdgElectron) && (pTot < kPTotMax))) {
 492           aMass     = gMC->TrackMass();
 493           betaGamma = pTot / aMass;
 494           pp        = kPrim * BetheBloch(betaGamma);
 495           // Take charge > 1 into account
 496           charge = gMC->TrackCharge();
 497           if (TMath::Abs(charge) > 1) pp = pp * charge*charge;
 498         }
 499         // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
 500         else {
 501           pp = kPrim * kPlateau;
 502         }
 503
 504         // Calculate the maximum step size for the next tracking step
 505         if (pp > 0) {
 506           do
 507             gMC->Rndm(random,1);
 508           while ((random[0] == 1.) || (random[0] == 0.));
 509           gMC->SetMaxStep( - TMath::Log(random[0]) / pp);
 510         }
 511
 512       }
 513       else {
 514         // set step size to maximal value
 515         gMC->SetMaxStep(kBig);
 516       }
 517
 518     }
 519
 520   }
 521
 522 }
 523
 524 //_____________________________________________________________________________
 525 Double_t AliTRDv1::BetheBloch(Double_t bg)
 526 {
 527   //
 528   // Parametrization of the Bethe-Bloch-curve
 529   // The parametrization is the same as for the TPC and is taken from Lehrhaus.
 530   //
 531
 532   // This parameters have been adjusted to averaged values from GEANT
 533   const Double_t kP1 = 7.17960e-02;
 534   const Double_t kP2 = 8.54196;
 535   const Double_t kP3 = 1.38065e-06;
 536   const Double_t kP4 = 5.30972;
 537   const Double_t kP5 = 2.83798;
 538
 539   // This parameters have been adjusted to Xe-data found in:
 540   // Allison & Cobb, Ann. Rev. Nucl. Sci. (1980), 30, 253
 541   //const Double_t kP1 = 0.76176E-1;
 542   //const Double_t kP2 = 10.632;
 543   //const Double_t kP3 = 3.17983E-6;
 544   //const Double_t kP4 = 1.8631;
 545   //const Double_t kP5 = 1.9479;
 546
 547   if (bg > 0) {
 548     Double_t yy = bg / TMath::Sqrt(1. + bg*bg);
 549     Double_t aa = TMath::Power(yy,kP4);
 550     Double_t bb = TMath::Power((1./bg),kP5);
 551              bb = TMath::Log(kP3 + bb);
 552     return ((kP2 - aa - bb)*kP1 / aa);
 553   }
 554   else
 555     return 0;
 556
 557 }
 558
 559 //_____________________________________________________________________________
 560 Double_t Ermilova(Double_t *x, Double_t *)
 561 {
 562   //
 563   // Calculates the delta-ray energy distribution according to Ermilova.
 564   // Logarithmic scale !
 565   //
 566
 567   Double_t energy;
 568   Double_t dpos;
 569   Double_t dnde;
 570
 571   Int_t    pos1, pos2;
 572
 573   const Int_t kNv = 31;
 574
 575   Float_t vxe[kNv] = { 2.3026, 2.9957, 3.4012, 3.6889, 3.9120
 576                      , 4.0943, 4.2485, 4.3820, 4.4998, 4.6052
 577                      , 4.7005, 5.0752, 5.2983, 5.7038, 5.9915
 578                      , 6.2146, 6.5221, 6.9078, 7.3132, 7.6009
 579                      , 8.0064, 8.5172, 8.6995, 8.9872, 9.2103
 580                      , 9.4727, 9.9035,10.3735,10.5966,10.8198
 581                      ,11.5129 };
 582
 583   Float_t vye[kNv] = { 80.0  , 31.0  , 23.3  , 21.1  , 21.0
 584                      , 20.9  , 20.8  , 20.0  , 16.0  , 11.0
 585                      ,  8.0  ,  6.0  ,  5.2  ,  4.6  ,  4.0
 586                      ,  3.5  ,  3.0  ,  1.4  ,  0.67 ,  0.44
 587                      ,  0.3  ,  0.18 ,  0.12 ,  0.08 ,  0.056
 588                      ,  0.04 ,  0.023,  0.015,  0.011,  0.01
 589                      ,  0.004 };
 590
 591   energy = x[0];
 592
 593   // Find the position
 594   pos1 = pos2 = 0;
 595   dpos = 0;
 596   do {
 597     dpos = energy - vxe[pos2++];
 598   }
 599   while (dpos > 0);
 600   pos2--;
 601   if (pos2 > kNv) pos2 = kNv;
 602   pos1 = pos2 - 1;
 603
 604   // Differentiate between the sampling points
 605   dnde = (vye[pos1] - vye[pos2]) / (vxe[pos2] - vxe[pos1]);
 606
 607   return dnde;
 608
 609 }