RICH/AliRICHParam.h

   1 #ifndef AliRICHParam_h
   2 #define AliRICHParam_h
   3
   4 #include <TObject.h>
   5 #include <TMath.h>
   6 #include <TVector2.h>
   7 #include <TRandom.h>
   8 #include <TError.h>
   9
  10
  11 static const int kNCH=7;           //number of RICH chambers
  12 static const int kNpadsX = 144;    //number of pads along X in single chamber
  13 static const int kNpadsY = 160;    //number of pads along Y in single chamber
  14 static const int kBad=-101;        //useful static const to mark initial (uninitalised) values
  15 static const int kNsectors=6;      // nb. of sectors per chamber
  16
  17 static const int kadc_satm  = 4096;  //dynamic range (10 bits)
  18 static const int kCerenkov=50000050;  //??? go to something more general like TPDGCode
  19 static const int kFeedback=50000051;  //??? go to something more general like TPDGCode
  20
  21
  22 class AliRICHParam :public TObject
  23 {
  24 public:
  25            AliRICHParam()                    {;}
  26   virtual ~AliRICHParam()                    {;}
  27   static const Int_t   NpadsX()              {return kNpadsX;}                           //pads along X in chamber
  28   static const Int_t   NpadsY()              {return kNpadsY;}                           //pads along Y in chamber
  29   static Int_t    NpadsXsec()                {return NpadsX()/3;}                        //pads along X in sector
  30   static Int_t    NpadsYsec()                {return NpadsY()/2;}                        //pads along Y in sector
  31   static Double_t DeadZone()                 {return 2.6;}                               //dead zone size in cm
  32   static Double_t PadSizeX()                 {return 0.84;}                              //pad size x in cm
  33   static Double_t PadSizeY()                 {return 0.8;}                               //pad size y in cm
  34   static Double_t SectorSizeX()              {return NpadsX()*PadSizeX()/3;}             //sector size x in cm
  35   static Double_t SectorSizeY()              {return NpadsY()*PadSizeY()/2;}             //sector size y in cm
  36   static Double_t PcSizeX()                  {return NpadsX()*PadSizeX()+2*DeadZone();}  //photocathode size x in cm
  37   static Double_t PcSizeY()                  {return NpadsY()*PadSizeY()+DeadZone();}    //photocathode size y in cm
  38   static Double_t WirePitch()                {return PadSizeX()/2;}                      //distance between anode wires
  39   static Double_t SizeX()                    {return 132.6;}
  40   static Double_t SizeY()                    {return 26;}
  41   static Double_t SizeZ()                    {return 136.7;}
  42   static Double_t Offset()                   {return 490+1.267;}                         //distance from IP to center of chamber in cm
  43   static Double_t AngleYZ()                  {return 19.5*TMath::DegToRad();}            //angle between chambers in YZ plane, rad
  44   static Double_t AngleXY()                  {return 20*TMath::DegToRad();}              //angle between chambers in XY plane, rad
  45   static Double_t AngleRot()                 {return fgAngleRot*TMath::DegToRad();}      //RICH rotation around Z, rad
  46   static Double_t FreonThickness()           {return 1.5;}
  47   static Double_t QuartzThickness()          {return 0.5;}
  48   static Double_t GapThickness()             {return 8.0;}
  49   static Double_t RadiatorToPads()           {return FreonThickness()+QuartzThickness()+GapThickness();}
  50   static Double_t ProximityGap()             {return 0.445;}
  51   static Double_t AnodeCathodeGap()          {return 0.2;}
  52   static Double_t QuartzLength()             {return 133;}
  53   static Double_t QuartzWidth()              {return 127.9;}
  54   static Double_t OuterFreonLength()         {return 133;}
  55   static Double_t OuterFreonWidth()          {return 41.3;}
  56   static Double_t InnerFreonLength()         {return 133;}
  57   static Double_t InnerFreonWidth()          {return 41.3;}
  58   static Double_t IonisationPotential()      {return 26.0e-9;}
  59   static TVector2 MathiesonDelta()           {return TVector2(5*0.18,5*0.18);}
  60   static Int_t    MaxQdc()                   {return 4095;}
  61   static Double_t AlphaFeedback(Int_t sec)   {HV(sec);return 0.036;}
  62
  63   static Bool_t   IsResolveClusters()         {return fgIsResolveClusters;}  //go after resolved clusters?
  64   static Bool_t   IsWireSag()                 {return fgIsWireSag;}          //take wire sagita in account?
  65   static Int_t    HV(Int_t sector)            {
  66     if (sector>=1 && sector <=6)
  67       return fgHV[sector-1];
  68     else {
  69       ::Error("HV","Wrong sector %d",sector);
  70       return kBad;
  71     }
  72   }       //high voltage for this sector
  73   static void     IsResolveClusters(Bool_t a) {fgIsResolveClusters=a;}
  74   static void     SetWireSag(Bool_t status)   {fgIsWireSag=status;}
  75   static void     SetHV(Int_t sector,Int_t hv){fgHV[sector-1]=hv;}
  76   static void     SetAngleRot(Double_t rot)   {fgAngleRot =rot;}
  77
  78   inline static void     Loc2Area(TVector2 x2,Int_t &padxMin,Int_t &padyMin,Int_t &padxMax,Int_t &padyMax); //
  79   inline static Int_t    Loc2Pad(TVector2 x2,Int_t &padx,Int_t &pady);                             //return sector and pad
  80   inline static TVector2 Pad2Loc(Int_t padx,Int_t pady);                                           //return center of the pad
  81          static Int_t    Sector(Int_t padx,Int_t pady)          {return Pad2Sec(padx,pady);}       //sector of this pad
  82          static Int_t    Sector(TVector2 x2)                    {int x,y;return Loc2Pad(x2,x,y);}  //sector of this point
  83   inline static Int_t    PadNeighbours(Int_t iPadX,Int_t iPadY,Int_t aListX[4],Int_t aListY[4]);   //number of neighbours for this pad
  84   inline static TVector2 ShiftToWirePos(TVector2 x2);                                              //shift to the nearest wire
  85
  86   inline static Double_t Mathieson(Double_t lx1,Double_t lx2,Double_t ly1,Double_t ly2);           //Mathienson integral over these limits
  87   inline static Double_t GainSag(Double_t y,Int_t sector);                                         //gain variations in %
  88   inline static Double_t QdcSlope(Int_t sec);                                                      //weight of electon in QDC channels
  89   inline static Double_t Gain(TVector2 x2);                                                        //gain for point in ChRS
  90   inline static Double_t FracQdc(TVector2 x2,Int_t padx,Int_t pady);                               //charge fraction to pad from hit
  91   inline static Int_t    TotQdc(TVector2 x2,Double_t eloss);                                       //total charge for hit eloss=0 for photons
  92   inline        Bool_t   IsOverTh(Int_t iChamber, Int_t x, Int_t y, Double_t q);                   //
  93          static Int_t   NsigmaTh()                    {return fgNsigmaTh;}                         //
  94          static Float_t SigmaThMean()                 {return fgSigmaThMean;}      //
  95          static Float_t SigmaThSpread()               {return fgSigmaThSpread;}    //
  96                 void    GenSigmaThMap();                                           //generate pedestal map
  97          static void    Print();
  98 protected:
  99   inline static Int_t    Loc2Sec(TVector2 &x2);             //return sector, x2->Sector RS
 100   inline static Int_t    Pad2Sec(Int_t &padx,Int_t &pady);  //return sector, (padx,pady)->Sector RS
 101   static Bool_t  fgIsWireSag;                               //is wire sagitta taken into account
 102   static Bool_t  fgIsResolveClusters;                       //performs declustering or not
 103   static Int_t   fgHV[6];                                   //HV applied to anod wires
 104   static Double_t fgAngleRot;                               //rotation of RICH from up postion (0,0,490)cm
 105   static Float_t fSigmaThMap[kNCH][kNpadsX][kNpadsY];       //sigma of the pedestal distributions for all pads
 106   static Int_t fgNsigmaTh;                                  //n. of sigmas to cut for zero suppression
 107   static Float_t fgSigmaThMean;                             //sigma threshold value
 108   static Float_t fgSigmaThSpread;                           //spread of sigma
 109   ClassDef(AliRICHParam,4)    //RICH main parameters
 110 };
 111 //__________________________________________________________________________________________________
 112 Int_t AliRICHParam::PadNeighbours(Int_t iPadX,Int_t iPadY,Int_t listX[4],Int_t listY[4])
 113 {
 114 // Determines all the neighbouring pads for the given one. Returns total amount of these pads.
 115 // Dead zones are taken into account.
 116   Int_t nPads=0;
 117   if(iPadY!=NpadsY()&&iPadY!=NpadsYsec())                      {listX[nPads]=iPadX;   listY[nPads]=iPadY+1; nPads++;}
 118   if(iPadX!=NpadsXsec()&&iPadX!=2*NpadsXsec()&&iPadX!=NpadsX()){listX[nPads]=iPadX+1; listY[nPads]=iPadY;   nPads++;}
 119   if(iPadY!=1&&iPadY!=NpadsYsec()+1)                           {listX[nPads]=iPadX;   listY[nPads]=iPadY-1; nPads++;}
 120   if(iPadX!=1&&iPadX!=NpadsXsec()+1&&iPadX!=2*NpadsXsec()+1)   {listX[nPads]=iPadX-1; listY[nPads]=iPadY;   nPads++;}
 121
 122   return nPads;
 123 }//Pad2ClosePads()
 124 //__________________________________________________________________________________________________
 125 Int_t AliRICHParam::Loc2Sec(TVector2 &x2)
 126 {
 127 // Determines sector containing the given point and trasform this point to the local system of that sector.
 128 // Returns sector code: 1 2 3
 129 //                      4 5 6
 130   Int_t sector=kBad;
 131   Double_t p1=-0.5*PcSizeX();      Double_t p2=-0.5*SectorSizeX()-DeadZone();  Double_t p3=-0.5*SectorSizeX();
 132   Double_t p4= 0.5*SectorSizeX();  Double_t p5= 0.5*SectorSizeX()+DeadZone();  Double_t p6= 0.5*PcSizeX();
 133   Double_t x,y;
 134   if     (x2.X()>=p1&&x2.X()<=p2)    {sector=1;x=x2.X()+0.5*PcSizeX();}
 135   else if(x2.X()>=p3&&x2.X()<=p4)    {sector=2;x=x2.X()+0.5*SectorSizeX();}
 136   else if(x2.X()>=p5&&x2.X()<=p6)    {sector=3;x=x2.X()-0.5*SectorSizeX()-DeadZone();}
 137   else                               {return kBad;} //in dead zone or out of chamber
 138
 139   if     (x2.Y()>=-0.5*PcSizeY() &&x2.Y()<=-0.5*DeadZone())  {y=x2.Y()+0.5*PcSizeY();sector+=3;} //sectors 4,5,6
 140   else if(x2.Y()> -0.5*DeadZone()&&x2.Y()<  0.5*DeadZone())  {return kBad;}                      //in dead zone
 141   else if(x2.Y()>= 0.5*DeadZone()&&x2.Y()<= 0.5*PcSizeY())   {y=x2.Y()-0.5*DeadZone();}          //sectors 1,2,3
 142   else                                                       {return kBad;}                      //out of chamber
 143   x2.Set(x,y);
 144   return sector;
 145 }//Loc2Sec(Double_t x, Double_t y)
 146 //__________________________________________________________________________________________________
 147 Int_t AliRICHParam::Loc2Pad(TVector2 x2,Int_t &padx,Int_t &pady)
 148 {
 149 // Determines pad number (padx,pady) containing the given point x2 defined the chamber RS.
 150 // Pad count starts in lower left corner from 1,1 to 144,160 in upper right corner of a chamber.
 151 // Returns sector number of the determined pad.
 152   Int_t sector=Loc2Sec(x2);//trasforms x2 to sector reference system
 153   if(sector==kBad) {padx=pady=kBad; return sector;}
 154
 155   padx=Int_t(x2.X()/PadSizeX())+1; if(padx>NpadsXsec()) padx= NpadsXsec();
 156   if(sector==2||sector==5)   padx+=  NpadsXsec();     // 1 2 3
 157   if(sector==3||sector==6)   padx+=2*NpadsXsec();     // 4 5 6
 158
 159   pady=Int_t(x2.Y()/PadSizeY())+1; if(pady>NpadsYsec()) pady= NpadsYsec();
 160   if(sector<4)               pady+=NpadsYsec();
 161   return sector;
 162 }
 163 //__________________________________________________________________________________________________
 164 Int_t AliRICHParam::Pad2Sec(Int_t &padx, Int_t &pady)
 165 {
 166 // Determines sector containing the given pad (padx,pady) and trasform it to the local RS of that sector.
 167   Int_t sector=kBad;
 168   if     (padx>=1            &&padx<=NpadsXsec())      {sector=1;}
 169   else if(padx> NpadsXsec()  &&padx<=NpadsXsec()*2)    {sector=2;padx-=NpadsXsec();}
 170   else if(padx> NpadsXsec()*2&&padx<=NpadsX())         {sector=3;padx-=NpadsXsec()*2;}
 171   else                                                 {return kBad;}
 172
 173   if     (pady>=1            &&pady<=NpadsYsec())      {return sector+3;}
 174   else if(pady>NpadsYsec()   &&pady<=NpadsY())         {pady-=NpadsYsec();return sector;}
 175   else                                                 {return kBad;}
 176 }//Pad2Sec()
 177 //__________________________________________________________________________________________________
 178 TVector2 AliRICHParam::Pad2Loc(Int_t padx,Int_t pady)
 179 {
 180 // Returns position of the center of the given pad (padx,pady) in local RS of the chamber
 181   Int_t sector=Pad2Sec(padx,pady);//shifts to sector RS
 182   if(sector==kBad) return TVector2(-101,-101);
 183   Double_t x,y;
 184   if(sector<=3)
 185     y=0.5*DeadZone()+pady*PadSizeY()-0.5*PadSizeY();   // 1 2 3
 186   else{                                                // 4 5 6
 187     y=-0.5*PcSizeY()+pady*PadSizeY()-0.5*PadSizeY();
 188   }
 189   if(sector==1||sector==4)
 190     x=-0.5*PcSizeX()+padx*PadSizeX()-0.5*PadSizeX();
 191   else if(sector==2||sector==5)
 192     x=-0.5*SectorSizeX()+padx*PadSizeX()-0.5*PadSizeX();
 193   else
 194     x= 0.5*SectorSizeX()+DeadZone()+padx*PadSizeX()-0.5*PadSizeX();
 195   return TVector2(x,y);
 196 }
 197 //__________________________________________________________________________________________________
 198 Double_t AliRICHParam::GainSag(Double_t y,Int_t sector)
 199 {
 200 // Returns % of gain variation due to wire sagita.
 201 // All cureves are parametrized per sector basis, so y must be scaled to the Sector RS.
 202   if(y>0) y-=SectorSizeY()/2; else  y+=SectorSizeY()/2;
 203   switch(HV(sector)){
 204     case 2150: return 9e-6*TMath::Power(y,4)+2e-7*TMath::Power(y,3)-0.0316*TMath::Power(y,2)-3e-4*y+25.367;//%
 205     case 2100: return 8e-6*TMath::Power(y,4)+2e-7*TMath::Power(y,3)-0.0283*TMath::Power(y,2)-2e-4*y+23.015;
 206     case 2050: return 7e-6*TMath::Power(y,4)+1e-7*TMath::Power(y,3)-0.0254*TMath::Power(y,2)-2e-4*y+20.888;
 207     case 2000: return 6e-6*TMath::Power(y,4)+8e-8*TMath::Power(y,3)-0.0227*TMath::Power(y,2)-1e-4*y+18.961;
 208     default:   return 0;
 209   }
 210 }
 211 //__________________________________________________________________________________________________
 212 Double_t AliRICHParam::QdcSlope(Int_t sec)
 213 {
 214 // Returns number of QDC channels per single electron at the unknown yet ???? point for a given sector
 215   switch(sec){
 216     case kBad: return 0;
 217     default:   return 27;
 218   }
 219 }
 220 //__________________________________________________________________________________________________
 221 Double_t AliRICHParam::Gain(TVector2 x2)
 222 {
 223 //
 224   if(IsWireSag())
 225     return QdcSlope(Sector(x2))*(1+GainSag(x2.Y(),Sector(x2))/100);
 226   else
 227     return QdcSlope(Sector(x2));
 228 }
 229 //__________________________________________________________________________________________________
 230 Int_t AliRICHParam::TotQdc(TVector2 x2,Double_t eloss)
 231 {
 232 // Calculates the total charge produced by the eloss in point x2 (Chamber RS).
 233 // Returns this change parametrised in QDC channels.
 234 // eloss=0 means photons which provided for only 1 electron
 235 // eloss > 0 for Mip
 236   if(Sector(x2)==kBad) return 0; //hit in the dead zone
 237   Int_t iNelectrons=Int_t(eloss/IonisationPotential()); if(iNelectrons==0) iNelectrons=1;
 238   Double_t qdc=0;
 239   for(Int_t i=1;i<=iNelectrons;i++) qdc+=-Gain(x2)*TMath::Log(gRandom->Rndm());
 240   return Int_t(qdc);
 241 }
 242 //__________________________________________________________________________________________________
 243 Double_t AliRICHParam::FracQdc(TVector2 x2,Int_t padx,Int_t pady)
 244 {
 245 // Calculates the charge fraction for a given pad (padx,pady) from the given hit point.
 246 // Mathieson distribution integrated is used.
 247   TVector2 center2=Pad2Loc(padx,pady);//gives center of requested pad
 248   Double_t normXmin=(x2.X()-center2.X()-PadSizeX()/2)  /AnodeCathodeGap();
 249   Double_t normXmax=(x2.X()-center2.X()+PadSizeX()/2)  /AnodeCathodeGap();
 250   Double_t normYmin=(x2.Y()-center2.Y()-PadSizeY()/2)  /AnodeCathodeGap();
 251   Double_t normYmax=(x2.Y()-center2.Y()+PadSizeY()/2)  /AnodeCathodeGap();
 252
 253   if(Sector(x2)!=Sector(padx,pady)) return 0;//requested pad does not belong to the sector of given point
 254   else                              return Mathieson(normXmin, normYmin, normXmax, normYmax);
 255 }
 256 //__________________________________________________________________________________________________
 257 Double_t AliRICHParam::Mathieson(Double_t xMin,Double_t yMin,Double_t xMax,Double_t yMax)
 258 {
 259 // All arguments are parametrised according to NIM A370(1988)602-603
 260 // Returns a charge fraction.
 261   const Double_t kSqrtKx3=0.77459667;const Double_t kX2=0.962;const Double_t kX4=0.379;
 262   const Double_t kSqrtKy3=0.77459667;const Double_t kY2=0.962;const Double_t kY4=0.379;
 263
 264   Double_t ux1=kSqrtKx3*TMath::TanH(kX2*xMin);
 265   Double_t ux2=kSqrtKx3*TMath::TanH(kX2*xMax);
 266   Double_t uy1=kSqrtKy3*TMath::TanH(kY2*yMin);
 267   Double_t uy2=kSqrtKy3*TMath::TanH(kY2*yMax);
 268   return 4*kX4*(TMath::ATan(ux2)-TMath::ATan(ux1))*kY4*(TMath::ATan(uy2)-TMath::ATan(uy1));
 269 }
 270 //__________________________________________________________________________________________________
 271 void AliRICHParam::Loc2Area(TVector2 x2,Int_t &iPadXmin,Int_t &iPadYmin,Int_t &iPadXmax,Int_t &iPadYmax)
 272 {
 273 // Calculates the area of disintegration for a given point. It's assumed here that this points lays on anode wire.
 274 // Area is a rectangulare set of pads defined by its left-down and right-up coners.
 275   Loc2Pad(x2-MathiesonDelta(),iPadXmin,iPadYmin);
 276   Loc2Pad(x2+MathiesonDelta(),iPadXmax,iPadYmax);
 277 }
 278 //__________________________________________________________________________________________________
 279 Bool_t AliRICHParam::IsOverTh(Int_t c,Int_t x,Int_t y,Double_t q)
 280 {
 281 // Calculate the new charge subtracting pedestal and if the current digit is over threshold
 282   if (c>0 && x>0 && y>0 && c<kNCH && x<kNpadsX && y<kNpadsY)
 283     if(q>NsigmaTh()*fSigmaThMap[c-1][x-1][y-1]) return kTRUE;
 284   return kFALSE;
 285 }
 286 //__________________________________________________________________________________________________
 287 TVector2 AliRICHParam::ShiftToWirePos(TVector2 x2)
 288 {
 289 // Calculate the position of the wire nearest to the hit
 290   Int_t padx,pady;
 291   Loc2Pad(x2,padx,pady);
 292   Double_t x;
 293   TVector2 center2=Pad2Loc(padx,pady);
 294   if(x2.X()>center2.X()) x=center2.X()+0.5*WirePitch();
 295   else                   x=center2.X()-0.5*WirePitch();
 296   x2.Set(x,x2.Y());
 297   return x2;
 298 }
 299 #endif //AliRICHParam_h