f0ab04e9fb163eb0a5648d7d3a4d32a4c227fb71
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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 <TGeoPhysicalNode.h>
34
35 #include "AliConst.h"
36 #include "AliLog.h"
37 #include "AliTrackReference.h"
38 #include "AliMC.h"
39 #include "AliRun.h"
40
41 #include "AliTRDgeometry.h"
42 #include "AliTRDhit.h"
43 #include "AliTRDsimTR.h"
44 #include "AliTRDv1.h"
45
46 ClassImp(AliTRDv1)
47  
48 //_____________________________________________________________________________
49 AliTRDv1::AliTRDv1()
50   :AliTRD()
51   ,fTRon(kFALSE)
52   ,fTR(NULL)
53   ,fTypeOfStepManager(0)
54   ,fStepSize(0)
55   ,fDeltaE(NULL)
56   ,fDeltaG(NULL)
57   ,fTrackLength0(0)
58   ,fPrimaryTrackPid(0)
59 {
60   //
61   // Default constructor
62   //
63
64 }
65
66 //_____________________________________________________________________________
67 AliTRDv1::AliTRDv1(const char *name, const char *title) 
68   :AliTRD(name,title) 
69   ,fTRon(kTRUE)
70   ,fTR(NULL)
71   ,fTypeOfStepManager(2)
72   ,fStepSize(0.1)
73   ,fDeltaE(NULL)
74   ,fDeltaG(NULL)
75   ,fTrackLength0(0)
76   ,fPrimaryTrackPid(0)
77 {
78   //
79   // Standard constructor for Transition Radiation Detector version 1
80   //
81
82   SetBufferSize(128000);
83
84 }
85
86 //_____________________________________________________________________________
87 AliTRDv1::~AliTRDv1()
88 {
89   //
90   // AliTRDv1 destructor
91   //
92
93   if (fDeltaE) {
94     delete fDeltaE;
95     fDeltaE = 0;
96   }
97
98   if (fDeltaG) {
99     delete fDeltaG;
100     fDeltaG = 0;
101   }
102
103   if (fTR) {
104     delete fTR;
105     fTR     = 0;
106   }
107
108 }
109  
110 //_____________________________________________________________________________
111 void AliTRDv1::AddAlignableVolumes() const
112 {
113   //
114   // Create entries for alignable volumes associating the symbolic volume
115   // name with the corresponding volume path. Needs to be syncronized with
116   // eventual changes in the geometry.
117   //
118
119   TString volPath;
120   TString symName;
121
122   TString vpStr   = "ALIC_1/B077_1/BSEGMO";
123   TString vpApp1  = "_1/BTRD";
124   TString vpApp2  = "_1";
125   TString vpApp3a = "/UTR1_1/UTS1_1/UTI1_1/UT";
126   TString vpApp3b = "/UTR2_1/UTS2_1/UTI2_1/UT";
127   TString vpApp3c = "/UTR3_1/UTS3_1/UTI3_1/UT";
128
129   TString snStr   = "TRD/sm";
130   TString snApp1  = "/st";
131   TString snApp2  = "/pl";
132
133   //
134   // The super modules
135   // The symbolic names are: TRD/sm00
136   //                           ...
137   //                         TRD/sm17
138   //
139   for (Int_t isect = 0; isect < AliTRDgeometry::Nsect(); isect++) {
140
141     volPath  = vpStr;
142     volPath += isect;
143     volPath += vpApp1;
144     volPath += isect;
145     volPath += vpApp2;
146
147     symName  = snStr;
148     symName += Form("%02d",isect);
149
150     gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data());
151
152   }
153
154   //
155   // The readout chambers
156   // The symbolic names are: TRD/sm00/st0/pl0
157   //                           ...
158   //                         TRD/sm17/st4/pl5
159   //
160   for (Int_t isect = 0; isect < AliTRDgeometry::Nsect(); isect++) {
161
162     if (fGeometry->GetSMstatus(isect) == 0) continue;
163
164     for (Int_t icham = 0; icham < AliTRDgeometry::Ncham(); icham++) {
165       for (Int_t iplan = 0; iplan < AliTRDgeometry::Nplan(); iplan++) {
166
167         Int_t idet = AliTRDgeometry::GetDetectorSec(iplan,icham);
168
169         volPath  = vpStr;
170         volPath += isect;
171         volPath += vpApp1;
172         volPath += isect;
173         volPath += vpApp2;
174         switch (isect) {
175         case 13:
176         case 14:
177         case 15:
178           if (icham == 2) {
179             continue;
180           }
181           volPath += vpApp3c;
182           break;
183         case 11:
184         case 12:
185           volPath += vpApp3b;
186           break;
187         default:
188           volPath += vpApp3a;
189         };
190         volPath += Form("%02d",idet);
191         volPath += vpApp2;
192
193         symName  = snStr;
194         symName += Form("%02d",isect);
195         symName += snApp1;
196         symName += icham;
197         symName += snApp2;
198         symName += iplan;
199
200         TGeoPNEntry *alignableEntry = 
201           gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data());
202
203         // Add the tracking to local matrix following the TPC example
204         if (alignableEntry) {
205           const char *path = alignableEntry->GetTitle();
206           if (!gGeoManager->cd(path)) {
207             AliFatal(Form("Volume path %s not valid!",path));
208           }
209           // Is this correct still????
210           TGeoHMatrix *globMatrix = gGeoManager->GetCurrentMatrix();
211           Double_t sectorAngle = 20.0 * (isect % 18) + 10.0;
212           TGeoHMatrix *t2lMatrix  = new TGeoHMatrix();
213           t2lMatrix->RotateZ(sectorAngle);
214           t2lMatrix->MultiplyLeft(&(globMatrix->Inverse()));
215           alignableEntry->SetMatrix(t2lMatrix);
216         }
217         else {
218           AliError(Form("Alignable entry %s is not valid!",symName.Data()));
219         }
220
221       }
222     }
223   }
224
225 }
226
227 //_____________________________________________________________________________
228 void AliTRDv1::CreateGeometry()
229 {
230   //
231   // Create the GEANT geometry for the Transition Radiation Detector - Version 1
232   // This version covers the full azimuth. 
233   //
234
235   // Check that FRAME is there otherwise we have no place where to put the TRD
236   AliModule* frame = gAlice->GetModule("FRAME");
237   if (!frame) {
238     AliError("TRD needs FRAME to be present\n");
239     return;
240   }
241
242   // Define the chambers
243   AliTRD::CreateGeometry();
244
245 }
246
247 //_____________________________________________________________________________
248 void AliTRDv1::CreateMaterials()
249 {
250   //
251   // Create materials for the Transition Radiation Detector version 1
252   //
253
254   AliTRD::CreateMaterials();
255
256 }
257
258 //_____________________________________________________________________________
259 void AliTRDv1::CreateTRhit(Int_t det)
260 {
261   //
262   // Creates an electron cluster from a TR photon.
263   // The photon is assumed to be created a the end of the radiator. The 
264   // distance after which it deposits its energy takes into account the 
265   // absorbtion of the entrance window and of the gas mixture in drift
266   // volume.
267   //
268
269   // Ionization energy
270   const Float_t kWion        = 23.53;
271
272   // Maximum number of TR photons per track
273   const Int_t   kNTR         = 50;
274
275   TLorentzVector mom;
276   TLorentzVector pos;
277
278   Float_t eTR[kNTR];
279   Int_t   nTR;
280
281   // Create TR photons
282   gMC->TrackMomentum(mom);
283   Float_t pTot = mom.Rho();
284   fTR->CreatePhotons(11,pTot,nTR,eTR);
285   if (nTR > kNTR) {
286     AliFatal(Form("Boundary error: nTR = %d, kNTR = %d",nTR,kNTR));
287   }
288
289   // Loop through the TR photons
290   for (Int_t iTR = 0; iTR < nTR; iTR++) {
291
292     Float_t energyMeV = eTR[iTR] * 0.001;
293     Float_t energyeV  = eTR[iTR] * 1000.0;
294     Float_t absLength = 0.0;
295     Float_t sigma     = 0.0;
296
297     // Take the absorbtion in the entrance window into account
298     Double_t muMy = fTR->GetMuMy(energyMeV);
299     sigma         = muMy * fFoilDensity;
300     if (sigma > 0.0) {
301       absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
302       if (absLength < AliTRDgeometry::MyThick()) {
303         continue;
304       }
305     }
306     else {
307       continue;
308     }
309
310     // The absorbtion cross sections in the drift gas
311     // Gas-mixture (Xe/CO2)
312     Double_t muXe = fTR->GetMuXe(energyMeV);
313     Double_t muCO = fTR->GetMuCO(energyMeV);
314     sigma = (0.85 * muXe + 0.15 * muCO) * fGasDensity * fTR->GetTemp();
315
316     // The distance after which the energy of the TR photon
317     // is deposited.
318     if (sigma > 0.0) {
319       absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
320       if (absLength > (AliTRDgeometry::DrThick()
321                      + AliTRDgeometry::AmThick())) {
322         continue;
323       }
324     }
325     else {
326       continue;
327     }
328
329     // The position of the absorbtion
330     Float_t posHit[3];
331     gMC->TrackPosition(pos);
332     posHit[0] = pos[0] + mom[0] / pTot * absLength;
333     posHit[1] = pos[1] + mom[1] / pTot * absLength;
334     posHit[2] = pos[2] + mom[2] / pTot * absLength;
335
336     // Create the charge 
337     Int_t q = ((Int_t) (energyeV / kWion));
338
339     // Add the hit to the array. TR photon hits are marked 
340     // by negative charge
341     AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
342           ,det
343           ,posHit
344           ,-q
345           ,gMC->TrackTime()*1.0e06
346           ,kTRUE);
347
348   }
349
350 }
351
352 //_____________________________________________________________________________
353 void AliTRDv1::Init() 
354 {
355   //
356   // Initialise Transition Radiation Detector after geometry has been built.
357   //
358
359   AliTRD::Init();
360
361   AliDebug(1,"Slow simulator\n");
362
363   // Switch on TR simulation as default
364   if (!fTRon) {
365     AliInfo("TR simulation off");
366   }
367   else {
368     fTR = new AliTRDsimTR();
369   }
370
371   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
372   const Float_t kPoti = 12.1;
373   // Maximum energy (50 keV);
374   const Float_t kEend = 50000.0;
375   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
376   Float_t poti        = TMath::Log(kPoti);
377   Float_t eEnd        = TMath::Log(kEend);
378
379   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
380   fDeltaE = new TF1("deltae" ,Ermilova ,poti,eEnd,0);
381
382   // Geant3 distribution for the delta-ray spectrum
383   fDeltaG = new TF1("deltag",IntSpecGeant,2.421257,28.536469,0);
384
385   AliDebug(1,"+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++");
386
387 }
388
389 //_____________________________________________________________________________
390 void AliTRDv1::StepManager()
391 {
392   //
393   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
394   // along its path across the drift volume. 
395   //
396
397   switch (fTypeOfStepManager) {
398    case 0: 
399     StepManagerErmilova();
400     break;  
401    case 1: 
402     StepManagerGeant();  
403     break;  
404    case 2: 
405     StepManagerFixedStep();
406     break;  
407    default: 
408     AliWarning("Not a valid Step Manager.");
409   }
410
411 }
412
413 //_____________________________________________________________________________
414 void AliTRDv1::SelectStepManager(Int_t t)
415 {
416   //
417   // Selects a step manager type:
418   //   0 - Ermilova
419   //   1 - Geant3
420   //   2 - Fixed step size
421   //
422
423   fTypeOfStepManager = t;
424   AliInfo(Form("Step Manager type %d was selected",fTypeOfStepManager));
425
426 }
427
428 //_____________________________________________________________________________
429 void AliTRDv1::StepManagerGeant()
430 {
431   //
432   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
433   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
434   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
435   // a spectrum taken from Geant3.
436   //
437   // Version by A. Bercuci
438   //
439
440   Int_t    pla = 0;
441   Int_t    cha = 0;
442   Int_t    sec = 0;
443   Int_t    det = 0;
444   Int_t    iPdg;
445   Int_t    qTot;
446
447   Float_t  hits[3];
448   Float_t  charge;
449   Float_t  aMass;
450
451   Double_t pTot     = 0;
452   Double_t eDelta;
453   Double_t betaGamma;
454   Double_t pp;
455   Double_t stepSize = 0;
456
457   Bool_t   drRegion = kFALSE;
458   Bool_t   amRegion = kFALSE;
459
460   TString  cIdPath;
461   Char_t   cIdSector[3];
462            cIdSector[2]  = 0;
463
464   TString  cIdCurrent;
465   TString  cIdSensDr = "J";
466   TString  cIdSensAm = "K";
467   Char_t   cIdChamber[3];
468            cIdChamber[2] = 0;
469
470   TLorentzVector pos;
471   TLorentzVector mom;
472
473   TArrayI        processes;
474
475   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
476   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
477   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
478
479   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
480   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
481   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g
482
483   // Minimum energy for the step size adjustment
484   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
485   // energy threshold for production of delta electrons
486   const Float_t  kECut        = 1.0e4;
487   // Parameters entering the parametrized range for delta electrons
488   const Float_t  kRa          = 5.37e-4;
489   const Float_t  kRb          = 0.9815;
490   const Float_t  kRc          = 3.123e-3;
491   // Gas density -> To be made user adjustable !
492   // [0.85*0.00549+0.15*0.00186 (Xe-CO2 85-15)]
493   const Float_t  kRho         = 0.004945 ; 
494
495   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
496   // The averaged value (26/3/99)
497   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
498   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
499   const Float_t  kPrim        = 19.34;  
500   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
501   const Float_t  kPoti        = 12.1;
502   // PDG code electron
503   const Int_t    kPdgElectron = 11;  
504
505   // Set the maximum step size to a very large number for all
506   // neutral particles and those outside the driftvolume
507   gMC->SetMaxStep(kBig);
508
509   // Use only charged tracks
510   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
511       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
512
513     // Inside a sensitive volume?
514     drRegion = kFALSE;
515     amRegion = kFALSE;
516     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
517     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
518       drRegion = kTRUE;
519     }
520     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
521       amRegion = kTRUE;
522     }
523     if (drRegion || amRegion) {
524
525       // The hit coordinates and charge
526       gMC->TrackPosition(pos);
527       hits[0] = pos[0];
528       hits[1] = pos[1];
529       hits[2] = pos[2];
530
531       // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
532       cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
533       cIdSector[0] = cIdPath[21];
534       cIdSector[1] = cIdPath[22];
535       sec = atoi(cIdSector);
536
537       // The plane and chamber number
538       cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
539       cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
540       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
541       cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
542       pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
543
544       // The detector number
545       det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
546
547       // Special hits only in the drift region
548       if      ((drRegion) &&
549                (gMC->IsTrackEntering())) {
550
551         // Create a track reference at the entrance of each
552         // chamber that contains the momentum components of the particle
553         gMC->TrackMomentum(mom);
554         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
555
556         // Create the hits from TR photons if electron/positron is
557         // entering the drift volume
558         if ((fTR) && 
559             (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
560           CreateTRhit(det);    
561         }
562
563       }
564       else if ((amRegion) && 
565                (gMC->IsTrackExiting())) {
566
567         // Create a track reference at the exit of each
568         // chamber that contains the momentum components of the particle
569         gMC->TrackMomentum(mom);
570         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
571
572       }
573
574       // Calculate the energy of the delta-electrons
575       // modified by Alex Bercuci (A.Bercuci@gsi.de) on 26.01.06
576       // take into account correlation with the underlying GEANT tracking
577       // mechanism. see
578       // http://www-linux.gsi.de/~abercuci/Contributions/TRD/index.html
579       //
580       // determine the most significant process (last on the processes list)
581       // which caused this hit
582       gMC->StepProcesses(processes);
583       Int_t nofprocesses = processes.GetSize();
584       Int_t pid;
585       if (!nofprocesses) {
586         pid = 0;
587       }
588       else {
589         pid =   processes[nofprocesses-1];              
590       }         
591                 
592       // Generate Edep according to GEANT parametrisation
593       eDelta = TMath::Exp(fDeltaG->GetRandom()) - kPoti;
594       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
595       Float_t prRange = 0.0;
596       Float_t range   = gMC->TrackLength() - fTrackLength0;
597       // merge GEANT tracker information with locally cooked one
598       if (gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber() == fPrimaryTrackPid) {
599         if      (pid == 27) { 
600           if (eDelta >= kECut) {                
601             prRange = kRa * eDelta * 0.001
602                     * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
603             if (prRange >= (3.7 - range)) {
604               eDelta *= 0.1;
605             }
606           }
607         } 
608         else if (pid ==  1) {   
609           if (eDelta <  kECut) {
610             eDelta *= 0.5;
611           }
612           else {                
613             prRange = kRa * eDelta * 0.001
614                     * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
615             if (prRange >= ((AliTRDgeometry::DrThick()
616                            + AliTRDgeometry::AmThick()) - range)) {
617               eDelta *= 0.05;
618             }
619             else {
620               eDelta *= 0.5;
621             }
622           }
623         } 
624         else {
625           eDelta = 0.0;
626         }       
627       } 
628       else {
629         eDelta = 0.0;
630       }
631
632       // Generate the electron cluster size
633       if (eDelta > 0.0) {
634
635         qTot = ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
636
637         // Create a new dEdx hit
638         AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
639               ,det
640               ,hits
641               ,qTot
642               ,gMC->TrackTime()*1.0e06
643               ,drRegion);
644
645       }
646                         
647       // Calculate the maximum step size for the next tracking step
648       // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
649       aMass = gMC->TrackMass();
650       if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
651
652         // The energy loss according to Bethe Bloch
653         iPdg = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
654         if ((iPdg != kPdgElectron) ||
655             ((iPdg == kPdgElectron) && 
656              (pTot  < kPTotMaxEl))) {
657           gMC->TrackMomentum(mom);
658           pTot      = mom.Rho();
659           betaGamma = pTot / aMass;
660           pp        = BetheBlochGeant(betaGamma);
661           // Take charge > 1 into account
662           charge     = gMC->TrackCharge();
663           if (TMath::Abs(charge) > 1) {
664             pp = pp * charge*charge;
665           }
666         } 
667         else { 
668           // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
669           pp = kPrim * kPlateau;
670         }
671
672         Int_t nsteps = 0;
673         do {
674           nsteps = gRandom->Poisson(pp);
675         } while(!nsteps);
676         stepSize = 1.0 / nsteps;
677         gMC->SetMaxStep(stepSize);
678
679       }
680
681     }
682
683   }
684
685 }
686
687 //_____________________________________________________________________________
688 void AliTRDv1::StepManagerErmilova()
689 {
690   //
691   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits 
692   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
693   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
694   // a spectrum taken from Ermilova et al.
695   //
696
697   Int_t    pla = 0;
698   Int_t    cha = 0;
699   Int_t    sec = 0;
700   Int_t    det = 0;
701   Int_t    iPdg;
702   Int_t    qTot;
703
704   Float_t  hits[3];
705   Double_t random[1];
706   Float_t  charge;
707   Float_t  aMass;
708
709   Double_t pTot     = 0.0;
710   Double_t eDelta;
711   Double_t betaGamma;
712   Double_t pp;
713   Double_t stepSize;
714
715   Bool_t   drRegion = kFALSE;
716   Bool_t   amRegion = kFALSE;
717
718   TString  cIdPath;
719   Char_t   cIdSector[3];
720            cIdSector[2]  = 0;
721
722   TString  cIdCurrent;
723   TString  cIdSensDr = "J";
724   TString  cIdSensAm = "K";
725   Char_t   cIdChamber[3];
726            cIdChamber[2] = 0;
727
728   TLorentzVector pos;
729   TLorentzVector mom;
730
731   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
732   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
733   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
734
735   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
736   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
737   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g 
738
739   // Minimum energy for the step size adjustment
740   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
741
742   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
743   // The averaged value (26/3/99)
744   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
745   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
746   const Float_t  kPrim        = 48.0;  
747   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
748   const Float_t  kPoti        = 12.1;
749   // PDG code electron
750   const Int_t    kPdgElectron = 11;  
751
752   // Set the maximum step size to a very large number for all 
753   // neutral particles and those outside the driftvolume
754   gMC->SetMaxStep(kBig); 
755
756   // Use only charged tracks 
757   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
758       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
759
760     // Inside a sensitive volume?
761     drRegion = kFALSE;
762     amRegion = kFALSE;
763     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
764     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
765       drRegion = kTRUE;
766     }
767     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
768       amRegion = kTRUE;
769     }
770     if (drRegion || amRegion) {
771
772       // The hit coordinates and charge
773       gMC->TrackPosition(pos);
774       hits[0] = pos[0];
775       hits[1] = pos[1];
776       hits[2] = pos[2];
777
778       // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
779       cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
780       cIdSector[0] = cIdPath[21];
781       cIdSector[1] = cIdPath[22];
782       sec = atoi(cIdSector);
783
784       // The plane and chamber number
785       cIdChamber[0] = cIdCurrent[2];
786       cIdChamber[1] = cIdCurrent[3];
787       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
788       cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
789       pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
790
791       // The detector number
792       det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
793
794       // Special hits only in the drift region
795       if      ((drRegion) &&
796                (gMC->IsTrackEntering())) {
797
798         // Create a track reference at the entrance of each
799         // chamber that contains the momentum components of the particle
800         gMC->TrackMomentum(mom);
801         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
802
803         // Create the hits from TR photons if electron/positron is
804         // entering the drift volume
805         if ((fTR) && 
806             (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
807           CreateTRhit(det);    
808         }
809
810       }
811       else if ((amRegion) && 
812                (gMC->IsTrackExiting())) {
813
814         // Create a track reference at the exit of each
815         // chamber that contains the momentum components of the particle
816         gMC->TrackMomentum(mom);
817         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
818
819       }
820
821       // Calculate the energy of the delta-electrons
822       eDelta = TMath::Exp(fDeltaE->GetRandom()) - kPoti;
823       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
824
825       // Generate the electron cluster size
826       if (eDelta > 0.0) {
827
828         qTot = ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
829
830         // Create a new dEdx hit
831         if (drRegion) {
832           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
833                 ,det
834                 ,hits
835                 ,qTot
836                 ,gMC->TrackTime()*1.0e06
837                 ,kTRUE);
838         }
839         else {
840           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
841                 ,det
842                 ,hits
843                 ,qTot
844                 ,gMC->TrackTime()*1.0e06
845                 ,kFALSE);
846         }
847
848       }
849
850       // Calculate the maximum step size for the next tracking step
851       // Produce only one hit if Ekin is below cutoff 
852       aMass = gMC->TrackMass();
853       if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
854
855         // The energy loss according to Bethe Bloch
856         iPdg  = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
857         if ((iPdg != kPdgElectron) ||
858             ((iPdg == kPdgElectron) && 
859              (pTot  < kPTotMaxEl))) {
860           gMC->TrackMomentum(mom);
861           pTot      = mom.Rho();
862           betaGamma = pTot / aMass;
863           pp        = kPrim * BetheBloch(betaGamma);
864           // Take charge > 1 into account
865           charge = gMC->TrackCharge();
866           if (TMath::Abs(charge) > 1) {
867             pp = pp * charge*charge;
868           }
869         } 
870         else { 
871           // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
872           pp = kPrim * kPlateau;
873         }
874       
875         if (pp > 0.0) {
876           do {
877             gMC->GetRandom()->RndmArray(1,random);
878           }
879           while ((random[0] == 1.0) || 
880                  (random[0] == 0.0));
881           stepSize = - TMath::Log(random[0]) / pp; 
882           gMC->SetMaxStep(stepSize);
883         }
884
885       }
886
887     }
888
889   }
890
891 }
892
893 //_____________________________________________________________________________
894 void AliTRDv1::StepManagerFixedStep()
895 {
896   //
897   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits 
898   // along its path across the drift volume. The step size is fixed in
899   // this version of the step manager.
900   //
901
902   // PDG code electron
903   const Int_t   kPdgElectron = 11;
904
905   Int_t    pla = 0;
906   Int_t    cha = 0;
907   Int_t    sec = 0;
908   Int_t    det = 0;
909   Int_t    qTot;
910
911   Float_t  hits[3];
912   Double_t eDep;
913
914   Bool_t   drRegion = kFALSE;
915   Bool_t   amRegion = kFALSE;
916
917   TString  cIdPath;
918   Char_t   cIdSector[3];
919            cIdSector[2]  = 0;
920
921   TString  cIdCurrent;
922   TString  cIdSensDr = "J";
923   TString  cIdSensAm = "K";
924   Char_t   cIdChamber[3];
925            cIdChamber[2] = 0;
926
927   TLorentzVector pos;
928   TLorentzVector mom;
929
930   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
931   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
932   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
933
934   const Double_t kBig         = 1.0e+12;
935
936   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
937   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;  // Minimum energy for the step size adjustment
938
939   // Set the maximum step size to a very large number for all 
940   // neutral particles and those outside the driftvolume
941   gMC->SetMaxStep(kBig); 
942
943   // If not charged track or already stopped or disappeared, just return.
944   if ((!gMC->TrackCharge()) || 
945         gMC->IsTrackDisappeared()) {
946     return;
947   }
948
949   // Inside a sensitive volume?
950   cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
951
952   if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
953     drRegion = kTRUE;
954   }
955   if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
956     amRegion = kTRUE;
957   }
958
959   if ((!drRegion) && 
960       (!amRegion)) {
961     return;
962   }
963
964   // The hit coordinates and charge
965   gMC->TrackPosition(pos);
966   hits[0] = pos[0];
967   hits[1] = pos[1];
968   hits[2] = pos[2];
969
970   // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
971   cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
972   cIdSector[0] = cIdPath[21];
973   cIdSector[1] = cIdPath[22];
974   sec = atoi(cIdSector);
975
976   // The plane and chamber number
977   cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
978   cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
979   Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
980   cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
981   pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
982
983   // The detector number
984   det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
985
986   // 0: InFlight 1:Entering 2:Exiting
987   Int_t trkStat = 0;
988
989   // Special hits only in the drift region
990   if      ((drRegion) &&
991            (gMC->IsTrackEntering())) {
992
993     // Create a track reference at the entrance of each
994     // chamber that contains the momentum components of the particle
995     gMC->TrackMomentum(mom);
996     AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
997     trkStat = 1;
998
999     // Create the hits from TR photons if electron/positron is
1000     // entering the drift volume
1001     if ((fTR) && 
1002         (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
1003       CreateTRhit(det);    
1004     }
1005
1006   }
1007   else if ((amRegion) && 
1008            (gMC->IsTrackExiting())) {
1009
1010     // Create a track reference at the exit of each
1011     // chamber that contains the momentum components of the particle
1012     gMC->TrackMomentum(mom);
1013     AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber(), AliTrackReference::kTRD);
1014     trkStat = 2;
1015
1016   }
1017   
1018   // Calculate the charge according to GEANT Edep
1019   // Create a new dEdx hit
1020   eDep = TMath::Max(gMC->Edep(),0.0) * 1.0e+09;
1021   qTot = (Int_t) (eDep / kWion);
1022   if ((qTot) ||
1023       (trkStat)) {
1024     AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
1025           ,det
1026           ,hits
1027           ,qTot
1028           ,gMC->TrackTime()*1.0e06
1029           ,drRegion);
1030   }
1031
1032   // Set Maximum Step Size
1033   // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
1034   if ((gMC->Etot() - gMC->TrackMass()) < kEkinMinStep) {
1035     return;
1036   }
1037   gMC->SetMaxStep(fStepSize);
1038
1039 }
1040
1041 //_____________________________________________________________________________
1042 Double_t AliTRDv1::BetheBloch(Double_t bg) 
1043 {
1044   //
1045   // Parametrization of the Bethe-Bloch-curve
1046   // The parametrization is the same as for the TPC and is taken from Lehrhaus.
1047   //
1048
1049   // This parameters have been adjusted to averaged values from GEANT
1050   const Double_t kP1    = 7.17960e-02;
1051   const Double_t kP2    = 8.54196;
1052   const Double_t kP3    = 1.38065e-06;
1053   const Double_t kP4    = 5.30972;
1054   const Double_t kP5    = 2.83798;
1055
1056   // Lower cutoff of the Bethe-Bloch-curve to limit step sizes
1057   const Double_t kBgMin = 0.8;
1058   const Double_t kBBMax = 6.83298;
1059
1060   if (bg > kBgMin) {
1061     Double_t yy = bg / TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1062     Double_t aa = TMath::Power(yy,kP4);
1063     Double_t bb = TMath::Power((1.0/bg),kP5);
1064              bb = TMath::Log(kP3 + bb);
1065     return ((kP2 - aa - bb) * kP1 / aa);
1066   }
1067   else {
1068     return kBBMax;
1069   }
1070
1071 }
1072
1073 //_____________________________________________________________________________
1074 Double_t AliTRDv1::BetheBlochGeant(Double_t bg)
1075 {
1076   //
1077   // Return dN/dx (number of primary collisions per centimeter)
1078   // for given beta*gamma factor.
1079   //
1080   // Implemented by K.Oyama according to GEANT 3 parametrization shown in
1081   // A.Andronic's webpage: http://www-alice.gsi.de/trd/papers/dedx/dedx.html
1082   // This must be used as a set with IntSpecGeant.
1083   //
1084
1085   Int_t    i = 0;
1086
1087   Double_t arrG[20]  = {     1.100000,     1.200000,     1.300000,     1.500000
1088                        ,     1.800000,     2.000000,     2.500000,     3.000000
1089                        ,     4.000000,     7.000000,    10.000000,    20.000000
1090                        ,    40.000000,    70.000000,   100.000000,   300.000000
1091                        ,   600.000000,  1000.000000,  3000.000000, 10000.000000 };
1092
1093   Double_t arrNC[20] = {    75.009056,    45.508083,    35.299252,    27.116327
1094                        ,    22.734999,    21.411915,    19.934095,    19.449375
1095                        ,    19.344431,    20.185553,    21.027925,    22.912676
1096                        ,    24.933352,    26.504053,    27.387468,    29.566597
1097                        ,    30.353779,    30.787134,    31.129285,    31.157350 };
1098
1099   // Betagamma to gamma
1100   Double_t g = TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1101
1102   // Find the index just before the point we need.
1103   for (i = 0; i < 18; i++) {
1104     if ((arrG[i]   < g) && 
1105         (arrG[i+1] > g)) {
1106       break;
1107     }
1108   }
1109
1110   // Simple interpolation.
1111   Double_t pp = ((arrNC[i+1] - arrNC[i]) / (arrG[i+1]  - arrG[i])) 
1112               * (g - arrG[i]) + arrNC[i];
1113
1114   return pp;
1115
1116 }
1117
1118 //_____________________________________________________________________________
1119 Double_t Ermilova(Double_t *x, Double_t *)
1120 {
1121   //
1122   // Calculates the delta-ray energy distribution according to Ermilova.
1123   // Logarithmic scale !
1124   //
1125
1126   Double_t energy;
1127   Double_t dpos;
1128   Double_t dnde;
1129
1130   Int_t    pos1;
1131   Int_t    pos2;
1132
1133   const Int_t kNv = 31;
1134
1135   Float_t vxe[kNv] = {  2.3026,  2.9957,  3.4012,  3.6889,  3.9120  
1136                      ,  4.0943,  4.2485,  4.3820,  4.4998,  4.6052
1137                      ,  4.7005,  5.0752,  5.2983,  5.7038,  5.9915
1138                      ,  6.2146,  6.5221,  6.9078,  7.3132,  7.6009
1139                      ,  8.0064,  8.5172,  8.6995,  8.9872,  9.2103
1140                      ,  9.4727,  9.9035, 10.3735, 10.5966, 10.8198
1141                      , 11.5129 };
1142
1143   Float_t vye[kNv] = { 80.0,    31.0,    23.3,    21.1,    21.0
1144                      , 20.9,    20.8,    20.0,    16.0,    11.0
1145                      ,  8.0,     6.0,     5.2,     4.6,     4.0
1146                      ,  3.5,     3.0,     1.4,     0.67,    0.44
1147                      ,  0.3,     0.18,    0.12,    0.08,    0.056
1148                      ,  0.04,    0.023,   0.015,   0.011,    0.01
1149                      ,  0.004  };
1150
1151   energy = x[0];
1152
1153   // Find the position 
1154   pos1 = 0;
1155   pos2 = 0;
1156   dpos = 0;
1157   do {
1158     dpos = energy - vxe[pos2++];
1159   } 
1160   while (dpos > 0);
1161   pos2--; 
1162   if (pos2 > kNv) {
1163     pos2 = kNv - 1;
1164   }
1165   pos1 = pos2 - 1;
1166
1167   // Differentiate between the sampling points
1168   dnde = (vye[pos1] - vye[pos2]) / (vxe[pos2] - vxe[pos1]);
1169
1170   return dnde;
1171
1172 }
1173
1174 //_____________________________________________________________________________
1175 Double_t IntSpecGeant(Double_t *x, Double_t *)
1176 {
1177   //
1178   // Integrated spectrum from Geant3
1179   //
1180
1181   const Int_t npts = 83;
1182   Double_t arre[npts]    = {  2.421257,     2.483278,    2.534301,     2.592230
1183                            ,  2.672067,     2.813299,    3.015059,     3.216819
1184                            ,  3.418579,     3.620338,    3.868209,     3.920198
1185                            ,  3.978284,     4.063923,    4.186264,     4.308605
1186                            ,  4.430946,     4.553288,    4.724261,     4.837736
1187                            ,  4.999842,     5.161949,    5.324056,     5.486163
1188                            ,  5.679688,     5.752998,    5.857728,     5.962457
1189                            ,  6.067185,     6.171914,    6.315653,     6.393674
1190                            ,  6.471694,     6.539689,    6.597658,     6.655627
1191                            ,  6.710957,     6.763648,    6.816338,     6.876198
1192                            ,  6.943227,     7.010257,    7.106285,     7.252151
1193                            ,  7.460531,     7.668911,    7.877290,     8.085670
1194                            ,  8.302979,     8.353585,    8.413120,     8.483500
1195                            ,  8.541030,     8.592857,    8.668865,     8.820485
1196                            ,  9.037086,     9.253686,    9.470286,     9.686887
1197                            ,  9.930838,     9.994655,   10.085822,    10.176990
1198                            , 10.268158,    10.359325,   10.503614,    10.627565
1199                            , 10.804637,    10.981709,   11.158781,    11.335854
1200                            , 11.593397,    11.781165,   12.049404,    12.317644
1201                            , 12.585884,    12.854123,   14.278421,    16.975889
1202                            , 20.829416,    24.682943,   28.536469 };
1203
1204   Double_t arrdnde[npts] = { 10.960000,    10.960000,   10.359500,     9.811340
1205                            ,  9.1601500,    8.206670,    6.919630,     5.655430
1206                            ,  4.6221300,    3.777610,    3.019560,     2.591950
1207                            ,  2.5414600,    2.712920,    3.327460,     4.928240
1208                            ,  7.6185300,   10.966700,   12.225800,     8.094750
1209                            ,  3.3586900,    1.553650,    1.209600,     1.263840
1210                            ,  1.3241100,    1.312140,    1.255130,     1.165770
1211                            ,  1.0594500,    0.945450,    0.813231,     0.699837
1212                            ,  0.6235580,    2.260990,    2.968350,     2.240320
1213                            ,  1.7988300,    1.553300,    1.432070,     1.535520
1214                            ,  1.4429900,    1.247990,    1.050750,     0.829549
1215                            ,  0.5900280,    0.395897,    0.268741,     0.185320
1216                            ,  0.1292120,    0.103545,    0.0949525,    0.101535
1217                            ,  0.1276380,    0.134216,    0.123816,     0.104557
1218                            ,  0.0751843,    0.0521745,   0.0373546,    0.0275391
1219                            ,  0.0204713,    0.0169234,   0.0154552,    0.0139194
1220                            ,  0.0125592,    0.0113638,   0.0107354,    0.0102137
1221                            ,  0.00845984,   0.00683338,  0.00556836,   0.00456874
1222                            ,  0.0036227,    0.00285991,  0.00226664,   0.00172234
1223                            ,  0.00131226,   0.00100284,  0.000465492,  7.26607e-05
1224                            ,  3.63304e-06,  0.0000000,   0.0000000   };
1225
1226   Int_t    i;
1227   Double_t energy = x[0];
1228
1229   if (energy >= arre[npts-1]) {
1230     return 0.0;
1231   }
1232
1233   for (i = 0; i < npts; i++) {
1234     if (energy < arre[i]) {
1235       break;
1236     }
1237   }
1238
1239   if (i == 0) {
1240     AliErrorGeneral("AliTRDv1::IntSpecGeant","Given energy value is too small or zero");
1241   }
1242
1243   return arrdnde[i];
1244
1245 }