RICH/AliRICHParam.h

   1 #ifndef AliRICHParam_h
   2 #define AliRICHParam_h
   3
   4 #include <TObject.h>
   5 #include <TMath.h>
   6 #include <TVector3.h>
   7 #include <TRandom.h>
   8
   9
  10 static const int kNCH=7;           //number of RICH chambers
  11 static const int kNpadsX = 144;    //number of pads along X in single chamber
  12 static const int kNpadsY = 160;    //number of pads along Y in single chamber
  13 static const int kBad=-101;        //useful static const to mark initial (uninitalised) values
  14
  15
  16 static const int kadc_satm  = 4096;  //dynamic range (10 bits)
  17 static const int kCerenkov=50000050;  //??? go to something more general like TPDGCode
  18 static const int kFeedback=50000051;  //??? go to something more general like TPDGCode
  19
  20
  21 class AliRICHParam :public TObject
  22 {
  23 public:
  24            AliRICHParam()                    {;}
  25   virtual ~AliRICHParam()                    {;}
  26   static const Int_t   NpadsX()              {return kNpadsX;}
  27   static const Int_t   NpadsY()              {return kNpadsY;}
  28   static Int_t   NpadsXsec()                 {return NpadsX()/3;}
  29   static Int_t   NpadsYsec()                 {return NpadsY()/2;}
  30   static Double_t DeadZone()                 {return 2.6;}
  31   static Double_t PadSizeX()                 {return 0.84;}
  32   static Double_t PadSizeY()                 {return 0.8;}
  33   static Double_t SectorSizeX()              {return NpadsX()*PadSizeX()/3;}
  34   static Double_t SectorSizeY()              {return NpadsY()*PadSizeY()/2;}
  35   static Double_t PcSizeX()                  {return NpadsX()*PadSizeX()+2*DeadZone();}
  36   static Double_t PcSizeY()                  {return NpadsY()*PadSizeY()+DeadZone();}
  37   static Double_t WirePitch()                {return PadSizeX()/2;}
  38   static Double_t SizeX()                    {return 132.6;}
  39   static Double_t SizeY()                    {return 26;}
  40   static Double_t SizeZ()                    {return 136.7;}
  41   static Double_t Offset()                   {return 490+1.267;}
  42   static Double_t AngleYZ()                  {return 19.5*TMath::DegToRad();}
  43   static Double_t AngleXY()                  {return 20*TMath::DegToRad();}
  44   static Double_t FreonThickness()           {return 1.5;}
  45   static Double_t QuartzThickness()          {return 0.5;}
  46   static Double_t GapThickness()             {return 8.0;}
  47   static Double_t RadiatorToPads()           {return FreonThickness()+QuartzThickness()+GapThickness();}
  48   static Double_t ProximityGapThickness()    {return 0.4;}
  49   static Double_t AnodeCathodeGap()          {return 0.2;}
  50   static Double_t QuartzLength()             {return 133;}
  51   static Double_t QuartzWidth()              {return 127.9;}
  52   static Double_t OuterFreonLength()         {return 133;}
  53   static Double_t OuterFreonWidth()          {return 41.3;}
  54   static Double_t InnerFreonLength()         {return 133;}
  55   static Double_t InnerFreonWidth()          {return 41.3;}
  56   static Double_t IonisationPotential()      {return 26.0e-9;}
  57   static Double_t MathiesonDeltaX()          {return 5*0.18;}
  58   static Double_t MathiesonDeltaY()          {return 5*0.18;}
  59   static Int_t    MaxQdc()                   {return 4095;}
  60   static Double_t QdcSlope(Int_t sec)        {HV(sec);return 27;}
  61   static Double_t AlphaFeedback(Int_t sec)   {HV(sec);return 0.036;}
  62
  63   static Bool_t  IsResolveClusters()         {return fgIsResolveClusters;}
  64   static Bool_t   IsWireSag()                {return fgIsWireSag;}
  65   static Int_t    HV(Int_t)                  {return fgHV;}
  66   static Double_t AngleRot()                 {return fgAngleRot*TMath::DegToRad();}
  67     static void  SetResolveClusters(Bool_t a){fgIsResolveClusters=a;}
  68     static void  SetWireSag(Bool_t status)   {fgIsWireSag=status;}
  69     static void  SetHV(Int_t hv)             {fgHV       =hv;}
  70     static void  SetAngleRot(Double_t rot)   {fgAngleRot =rot;}
  71
  72   inline static Double_t Mathieson(Double_t lx1,Double_t lx2,Double_t ly1,Double_t ly2);
  73   inline static void    Loc2Area(TVector3 hitX3,Int_t &padxMin,Int_t &padyMin,Int_t &padxMax,Int_t &padyMax);
  74   inline static Int_t   PadNeighbours(Int_t iPadX,Int_t iPadY,Int_t aListX[4],Int_t aListY[4]);
  75   inline static Int_t   Loc2Pad(Double_t x,Double_t y,Int_t &padx,Int_t &pady);
  76   inline static void    Pad2Loc(Int_t padx,Int_t pady,Double_t &x,Double_t &y);
  77   inline static Double_t GainVariation(Double_t y,Int_t sector);
  78   inline static Int_t   Loc2TotQdc(TVector3 locX3,Double_t eloss,Int_t iPid, Int_t &sector);
  79   inline static Double_t Loc2PadFrac(TVector3 locX3,Int_t padx,Int_t pady);
  80
  81   inline static Int_t   Loc2Sec(Double_t &x,Double_t &y);
  82   inline static Int_t   Pad2Sec(Int_t &padx,Int_t &pady);
  83   static Int_t   Sector(Int_t padx,Int_t pady) {return Pad2Sec(padx,pady);}
  84   inline Bool_t IsOverTh(Int_t iChamber, Int_t x, Int_t y, Double_t q);
  85   static Int_t NsigmaTh() {return fgNsigmaTh;}
  86   static Float_t SigmaThMean() {return fgSigmaThMean;}
  87   static Float_t SigmaThSpread() {return fgSigmaThSpread;}
  88   void GenSigmaThMap();
  89 protected:
  90   static Bool_t  fgIsWireSag;                           //is wire sagitta taken into account
  91   static Bool_t  fgIsResolveClusters;                   //performs declustering or not
  92   static Int_t   fgHV;                                  //HV applied to anod wires
  93   static Double_t fgAngleRot;                           //rotation of RICH from up postion (0,0,490)cm
  94   static Float_t fSigmaThMap[kNCH][kNpadsX][kNpadsY];   // sigma of the pedestal distributions for all pads
  95   static Int_t fgNsigmaTh;                              // n. of sigmas to cut for zero suppression
  96   static Float_t fgSigmaThMean;                         // sigma threshold value
  97   static Float_t fgSigmaThSpread;                       // spread of sigma
  98   ClassDef(AliRICHParam,4)    //RICH main parameters
  99 };
 100 //__________________________________________________________________________________________________
 101 Int_t AliRICHParam::PadNeighbours(Int_t iPadX,Int_t iPadY,Int_t listX[4],Int_t listY[4])
 102 {
 103   Int_t nPads=0;
 104   if(iPadY!=NpadsY()&&iPadY!=NpadsYsec())                      {listX[nPads]=iPadX;   listY[nPads]=iPadY+1; nPads++;}
 105   if(iPadX!=NpadsXsec()&&iPadX!=2*NpadsXsec()&&iPadX!=NpadsX()){listX[nPads]=iPadX+1; listY[nPads]=iPadY;   nPads++;}
 106   if(iPadY!=1&&iPadY!=NpadsYsec()+1)                           {listX[nPads]=iPadX;   listY[nPads]=iPadY-1; nPads++;}
 107   if(iPadX!=1&&iPadX!=NpadsXsec()+1&&iPadX!=2*NpadsXsec()+1)   {listX[nPads]=iPadX-1; listY[nPads]=iPadY;   nPads++;}
 108
 109   return nPads;
 110 }//Pad2ClosePads()
 111 //__________________________________________________________________________________________________
 112 Int_t AliRICHParam::Loc2Sec(Double_t &x,Double_t &y)
 113 {//Determines sector for a given hit (x,y) and trasform this point to the local system of that sector.
 114   Int_t sector=kBad;
 115   Double_t x1=-PcSizeX()/2;      Double_t x2=-SectorSizeX()/2-DeadZone();  Double_t x3=-SectorSizeX()/2;
 116   Double_t x4= SectorSizeX()/2;  Double_t x5= SectorSizeX()/2+DeadZone();  Double_t x6= PcSizeX()/2;
 117
 118   if     (x>=x1&&x<=x2)    {sector=1;x+=PcSizeX()/2;}
 119   else if(x>=x3&&x<=x4)    {sector=2;x+=SectorSizeX()/2;}
 120   else if(x>=x5&&x<=x6)    {sector=3;x-=SectorSizeX()/2+DeadZone();}
 121   else                     {return kBad;} //in dead zone
 122
 123   if     (y>=-PcSizeY()/2   &&y<=-DeadZone()/2)  {y+=PcSizeY()/2;  return sector;}
 124   else if(y> -DeadZone()/2  &&y<  DeadZone()/2)  {return kBad;} //in dead zone
 125   else if(y>= DeadZone()/2  &&y<= PcSizeY()/2)   {y-=DeadZone()/2; return sector+3;}
 126   else                                           {return kBad;}
 127 }//Loc2Sec(Double_t x, Double_t y)
 128 //__________________________________________________________________________________________________
 129 Int_t AliRICHParam::Pad2Sec(Int_t &padx, Int_t &pady)
 130 {//Determines sector for a given pad (padx,pady) and trasform this point to the local system of that sector.
 131   Int_t sector=kBad;
 132   if     (padx>=1            &&padx<=NpadsXsec())      {sector=1;}
 133   else if(padx> NpadsXsec()  &&padx<=NpadsXsec()*2)    {sector=2;padx-=NpadsXsec();}
 134   else if(padx> NpadsXsec()*2&&padx<=NpadsX())         {sector=3;padx-=NpadsXsec()*2;}
 135   else                                                 {return kBad;}
 136
 137   if     (pady>=1         &&pady<= NpadsYsec())     {return sector;}
 138   else if(pady>NpadsYsec()&&pady<= NpadsY())        {pady-=NpadsYsec();return sector+3;}
 139   else                                              {return kBad;}
 140 }//Pad2Sec()
 141 //__________________________________________________________________________________________________
 142 Int_t AliRICHParam::Loc2Pad(Double_t x, Double_t y, Int_t &padx, Int_t &pady)
 143 {//returns pad numbers (iPadX,iPadY) for given point in local coordinates (x,y)
 144  //count starts in lower left corner from 1,1 to 144,180
 145
 146   padx=pady=kBad;
 147   Int_t sector=Loc2Sec(x,y);
 148   if(sector==kBad) return sector;
 149
 150   padx=Int_t(x/PadSizeX())+1;
 151   if(padx>NpadsXsec())            padx= NpadsXsec();
 152   if(sector==2||sector==5)       padx+=NpadsXsec();
 153   else if(sector==3||sector==6)  padx+=NpadsXsec()*2;
 154
 155   pady=Int_t(y/PadSizeY())+1;
 156   if(pady>NpadsYsec())            padx= NpadsYsec();
 157   if(sector>0)                    pady+=NpadsYsec();
 158
 159   return sector;
 160 }//Loc2Pad()
 161 //__________________________________________________________________________________________________
 162 void AliRICHParam::Pad2Loc(Int_t padx,Int_t pady,Double_t &x,Double_t &y)
 163 {
 164   Int_t sector=Pad2Sec(padx,pady);
 165   if(sector>3)
 166     y=0.5*DeadZone()+pady*PadSizeY()-0.5*PadSizeY();
 167   else{
 168     y=-0.5*PcSizeY()+pady*PadSizeY()-0.5*PadSizeY();
 169   }
 170   if(sector==1||sector==4)
 171     x=-0.5*PcSizeX()+padx*PadSizeX()-0.5*PadSizeX();
 172   else if(sector==2||sector==5)
 173     x=-0.5*SectorSizeX()+padx*PadSizeX()-0.5*PadSizeX();
 174   else
 175     x= 0.5*SectorSizeX()+DeadZone()+padx*PadSizeX()-0.5*PadSizeX();
 176   return;
 177 }//Pad2Loc()
 178 //__________________________________________________________________________________________________
 179 Double_t AliRICHParam::GainVariation(Double_t y,Int_t sector)
 180 {
 181 //returns % of gain degradation due to wire sagita
 182   if(IsWireSag()){
 183     if(y>0) y-=SectorSizeY()/2; else  y+=SectorSizeY()/2;
 184     switch(HV(sector)){
 185       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;//%
 186       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;
 187       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;
 188       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;
 189       default:   return 0;
 190     }
 191   }else
 192     return 0;
 193 }
 194 //__________________________________________________________________________________________________
 195 Int_t AliRICHParam::Loc2TotQdc(TVector3 x3,Double_t eloss,Int_t iPid,Int_t &sector)
 196 {//calculates the total charge produced by the hit given in local refenrence system
 197   Double_t x=x3.X(),y=x3.Y();
 198
 199   sector=Loc2Sec(x,y);
 200
 201   Double_t gain=QdcSlope(sector)*(1+GainVariation(x3.Y(),sector)/100);
 202
 203
 204   if(iPid>50000){//it's photon => 1 electron
 205     return Int_t(gain*-TMath::Log(gRandom->Rndm()));
 206   }else{//it's MIP
 207     Int_t iNelectrons=Int_t(eloss/IonisationPotential());
 208     if(iNelectrons==0) return 0;
 209     Double_t qdc=0;
 210     for(Int_t i=1;i<=iNelectrons;i++) qdc+=gain*-TMath::Log(gRandom->Rndm());
 211     return Int_t(qdc);
 212   }
 213 }
 214 //__________________________________________________________________________________________________
 215 Double_t AliRICHParam::Loc2PadFrac(TVector3 hitX3,Int_t padx,Int_t pady)
 216 {//
 217   Double_t padXcenter=0,padYcenter=0;  Pad2Loc(padx,pady,padXcenter,padYcenter);
 218
 219   //correction to the position of the nearest wire
 220
 221   Double_t normXmin=(hitX3.X()-padXcenter-PadSizeX()/2)  /AnodeCathodeGap();
 222   Double_t normXmax=(hitX3.X()-padXcenter+PadSizeX()/2)  /AnodeCathodeGap();
 223   Double_t normYmin=(hitX3.Y()-padYcenter-PadSizeY()/2)  /AnodeCathodeGap();
 224   Double_t normYmax=(hitX3.Y()-padYcenter+PadSizeY()/2)  /AnodeCathodeGap();
 225
 226   return Mathieson(normXmin,normYmin,normXmax,normYmax);
 227 }//Loc2PadQdc()
 228 //__________________________________________________________________________________________________
 229 Double_t AliRICHParam::Mathieson(Double_t xMin,Double_t yMin,Double_t xMax,Double_t yMax)
 230 {//see NIM A370(1988)602-603
 231   const Double_t kSqrtKx3=0.77459667;const Double_t kX2=0.962;const Double_t kX4=0.379;
 232   const Double_t kSqrtKy3=0.77459667;const Double_t kY2=0.962;const Double_t kY4=0.379;
 233
 234   Double_t ux1=kSqrtKx3*TMath::TanH(kX2*xMin);
 235   Double_t ux2=kSqrtKx3*TMath::TanH(kX2*xMax);
 236   Double_t uy1=kSqrtKy3*TMath::TanH(kY2*yMin);
 237   Double_t uy2=kSqrtKy3*TMath::TanH(kY2*yMax);
 238   return 4*kX4*(TMath::ATan(ux2)-TMath::ATan(ux1))*kY4*(TMath::ATan(uy2)-TMath::ATan(uy1));
 239 }
 240 //__________________________________________________________________________________________________
 241 void AliRICHParam::Loc2Area(TVector3 hitX3,Int_t &iPadXmin,Int_t &iPadYmin,Int_t &iPadXmax,Int_t &iPadYmax)
 242 {//calculates the area of disintegration for a given hit. Area is a rectangulare set pf pads
 243  //defined by its left-down and right-up coners
 244   //  hitX3.SetX(Shift2NearestWire(hitX3.X());
 245   Loc2Pad(hitX3.X()-MathiesonDeltaX(),hitX3.Y()-MathiesonDeltaY(),iPadXmin,iPadYmin);
 246   Loc2Pad(hitX3.X()+MathiesonDeltaX(),hitX3.Y()+MathiesonDeltaY(),iPadXmax,iPadYmax);
 247 }//
 248 //__________________________________________________________________________________________________
 249 Bool_t AliRICHParam::IsOverTh(Int_t iChamber, Int_t x, Int_t y, Double_t q)
 250 {// Calculate the new charge subtracting pedestal and if the current digit is over threshold
 251   if(q>NsigmaTh()*fSigmaThMap[iChamber-1][x-1][y-1]) return kTRUE; else return kFALSE;
 252 }//
 253 #endif //AliRICHParam_h