LHC/AliLhcIRegion.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 // Realisation of AliLhcMonitor simulating an LHC interaction region.
  20 // The interaction region is described by the two LHC beams,
  21 // by the beta* and the crossing angle.
  22 // As a monitor it records the luminosity, average luminosity and beta*
  23 // time evolution.
  24 // Author: Andreas Morsch
  25 // andreas.morsch@cern.ch
  26 //
  27 #include "AliLhcIRegion.h"
  28 #include "AliLhcBeam.h"
  29 #include "AliLHC.h"
  30
  31 #include <TMath.h>
  32 #include <TCanvas.h>
  33 #include <TPad.h>
  34 #include <TGraph.h>
  35 #include <TMultiGraph.h>
  36 #include <TH1.h>
  37
  38 ClassImp(AliLhcIRegion)
  39
  40 AliLhcIRegion::AliLhcIRegion(AliLHC* lhc, const char* name, const char* title)
  41     :TNamed(name,title)
  42 {
  43 // Constructor
  44     fAccelerator=lhc;
  45     fLumiArray        = 0;
  46     fAverageLumiArray = 0;
  47     fBetaStarArray = 0;
  48 }
  49
  50 AliLhcIRegion::AliLhcIRegion(const AliLhcIRegion& region)
  51     : TNamed(region), AliLhcMonitor(region)
  52 {
  53 // copy constructor
  54 }
  55
  56 AliLhcIRegion::~AliLhcIRegion()
  57 {
  58 // Destructor
  59
  60   if (fLumiArray)        delete fLumiArray;
  61   if (fAverageLumiArray) delete fAverageLumiArray;
  62   if (fBetaStarArray)    delete fBetaStarArray;
  63 }
  64
  65
  66 AliLhcIRegion& AliLhcIRegion::operator=(const  AliLhcIRegion & /*rhs*/)
  67 {
  68 // Assignment operator
  69     return *this;
  70 }
  71
  72 void AliLhcIRegion::Init()
  73 {
  74   // Initialization
  75   printf("\n Initializing Interaction Region %s", GetName());
  76   printf("\n ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^");
  77   // Initial Luminosity
  78   fBeam1 = fAccelerator->Beam(0);
  79   fBeam2 = fAccelerator->Beam(1);
  80   fFrequency = 3.e10/(2.*TMath::Pi()*fAccelerator->Radius());
  81
  82   Luminosity();
  83
  84   fLuminosity0 = fLuminosity;
  85   fAverageLumi=0.;
  86   fBetaStar0   = fBetaStar;
  87   printf("\n IR Beta*                 :%10.3e cm        ", fBetaStar);
  88   printf("\n IR Initial Luminosity    :%10.3e cm^-2s^-1 ", fLuminosity);
  89 }
  90
  91 Float_t AliLhcIRegion::Luminosity()
  92 {
  93   Float_t sigma1 = TMath::Sqrt(fBeam1->Emittance()*fBetaStar);
  94   Float_t sigma2 = TMath::Sqrt(fBeam2->Emittance()*fBetaStar);
  95   fLuminosity = fFrequency *
  96     fBeam1->N()*fBeam2->N()/(2.*TMath::Pi()*(sigma1*sigma1+sigma2*sigma2));
  97   return fLuminosity;
  98 }
  99
 100 void AliLhcIRegion::Update()
 101 {
 102   Luminosity();
 103 }
 104
 105 void AliLhcIRegion::SetMonitor(Int_t n)
 106 {
 107   // Initialize monitors
 108
 109   if (fLumiArray)        delete fLumiArray;
 110   if (fAverageLumiArray) delete fAverageLumiArray;
 111   if (fBetaStarArray)    delete fBetaStarArray;
 112
 113   fLumiArray        = new Float_t[n];
 114   fAverageLumiArray = new Float_t[n];
 115   fBetaStarArray    = new Float_t[n];
 116
 117   fAverageLumiArray[0] = 0.;
 118   fNmax = n;
 119 }
 120
 121 void AliLhcIRegion::Record()
 122 {
 123   // Record some time dependent quantities
 124   //
 125   Int_t n = fAccelerator->Nt();
 126   // Luminosity
 127
 128   fLumiArray[n] = fLuminosity;
 129
 130   // Average Luminosity respecting set-up and filling time
 131   if (fAccelerator->Time() > fAccelerator->SetUpTime())
 132     fAverageLumi+=fLuminosity*fAccelerator->TimeStep();
 133
 134   fAverageLumiArray[n] = fAverageLumi/
 135     (Float_t(n+1)*fAccelerator->TimeStep()+fAccelerator->FillingTime())/
 136     fLuminosity0;
 137
 138   // Beta*
 139   fBetaStarArray[n] = fBetaStar;
 140 }
 141
 142
 143 void AliLhcIRegion::DrawPlots()
 144 {
 145   //
 146   // Draw the monitor plots
 147   //
 148   Float_t* t = fAccelerator->TimeA();
 149   //
 150   char name1[20], name2[20], hname[20];
 151   sprintf(name1,"c%s",GetName());
 152   sprintf(name2,"b%s",GetName());
 153   char title[30];
 154   sprintf(title,"Luminosity Lifetime for %s",GetName());
 155
 156   //
 157   sprintf(hname,"%s%d",name1,0);
 158   TH1 *g1 = new TH1F(hname,"Luminosity",fNmax,0,t[fNmax]);
 159   g1->SetMinimum(0);
 160   g1->SetMaximum(fLumiArray[0]*1.1);
 161   g1->SetStats(0);
 162   g1->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
 163   g1->GetYaxis()->SetTitle("L(t) (cm**-2 s**-1)");
 164   sprintf(hname,"%s%d",name1,1);
 165   TH1 *g2 = new TH1F(hname,"Luminosity",fNmax,0,t[fNmax]);
 166   g2->SetMinimum(0);
 167   g2->SetMaximum(1.1);
 168   g2->SetStats(0);
 169   g2->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
 170   g2->GetYaxis()->SetTitle("L(t)/L0");
 171   sprintf(hname,"%s%d",name1,3);
 172
 173   TH1 *g3 = new TH1F(hname,"Average Luminosity",fNmax,0,t[fNmax]);
 174   g3->SetMinimum(0);
 175   g3->SetMaximum(1.1);
 176   g3->SetStats(0);
 177
 178   g3->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
 179   g3->GetYaxis()->SetTitle("L(t)/L0");
 180   sprintf(hname,"%s%d",name1,3);
 181
 182   TH1 *g4 = new TH1F(hname,"Beta*",fNmax,0,t[fNmax]);
 183   g4->SetMinimum(0);
 184   g4->SetMaximum(fBetaStarArray[0]*1.1);
 185   g4->SetStats(0);
 186   g4->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
 187   g4->GetYaxis()->SetTitle("beta* (cm)");
 188
 189   TGraph* grLumi = new TGraph(fNmax, t, fLumiArray);
 190   grLumi->SetHistogram(g1);
 191
 192   for (Int_t i=0; i<fNmax; i++) {
 193     fLumiArray[i]=fLumiArray[i]/fLuminosity0;
 194   }
 195   TGraph* grLumiN = new TGraph(fNmax, t, fLumiArray);
 196   grLumiN->SetHistogram(g2);
 197
 198   TGraph* grLumiA = new TGraph(fNmax, t, fAverageLumiArray);
 199   grLumiA->SetHistogram(g3);
 200   grLumiA->SetLineStyle(2);
 201
 202   TGraph* grLumiB = new TGraph(fNmax, t, fBetaStarArray);
 203   grLumiB->SetHistogram(g4);
 204
 205   TMultiGraph* mg = new TMultiGraph();
 206   mg->Add(grLumiN);
 207   mg->Add(grLumiA);
 208
 209
 210
 211   TCanvas *c1 = new TCanvas(name1,title, 200, 10, 700, 500);
 212
 213   c1->SetGrid();
 214   mg->Draw("AC");
 215   mg->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
 216   mg->GetYaxis()->SetTitle("L(t)/L0 and <L>/L0");
 217   mg->Draw("AC");
 218
 219   TCanvas *c2 = new TCanvas(name2,title, 200, 10, 700, 500);
 220   c2->SetGrid();
 221   grLumiB->Draw("AC");
 222
 223 }
 224
 225
 226
 227