RICH/AliRICHTracker.cxx

   1 #include "AliRICHTracker.h" //class header
   2 #include "AliRICH.h"
   3 #include "AliRICHRecon.h"
   4 #include <AliESD.h>
   5 #include <TVector3.h>
   6 #include <TTree.h>          //EsdPrint()
   7 #include <TFile.h>          //EsdPrint()
   8 #include "AliRICHHelix.h"
   9 #include <AliMagF.h>
  10 #include <AliStack.h>
  11 #include <TParticle.h>
  12 #include <TMath.h>
  13 #include <AliRun.h>
  14 #include <TNtupleD.h>            //RecWithStack();
  15 #include <AliTrackPointArray.h>  //GetTrackPoint()
  16 #include <AliAlignObj.h>         //GetTrackPoint()
  17 ClassImp(AliRICHTracker)
  18 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
  19 AliRICHTracker::AliRICHTracker():AliTracker()
  20 {
  21 // AliRICHTracker is created from AliReconstraction::Run() which invokes AliReconstraction::CreateTrackers()
  22 // which in turn invokes AliRICHReconstructor::CreateTracker().
  23 // Note that this is done just once per session before AliReconstruction::Run() goes to events loop.
  24   AliRICHParam::Instance()->CdbRead(0,0);
  25   for(Int_t i=0;i<5;i++)fErrPar[i]=0;
  26 }
  27 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
  28 Bool_t AliRICHTracker::GetTrackPoint(Int_t idx, AliTrackPoint& point) const
  29 {
  30 // Interface callback methode invoked from AliReconstruction::WriteAlignmentData() to get position of MIP cluster in MARS associated to a current track.
  31 // MIP cluster is reffered by index which is stored in AliESDtrack  ???????
  32 // Arguments: idx- cluster index which is stored by RICH in AliESDtrack
  33 //            point- reference to the object where to store the point
  34 //   Returns: status of operation  if FALSE then AliReconstruction::WriteAlignmentData() do not store this point to array of points for current track.
  35   if(idx<0) return kFALSE; //no MIP cluster assigned to this track in PropagateBack()
  36   Int_t iCham=idx/1000000;
  37   Int_t iClu=idx%1000000;
  38   point.SetVolumeID(AliAlignObj::LayerToVolUID(AliAlignObj::kRICH,iCham-1));//layer and chamber number
  39   AliRICH *pRich=((AliRICH*)gAlice->GetDetector("RICH"));
  40   AliRICHCluster *pClu=(AliRICHCluster*)pRich->Clus(iCham)->UncheckedAt(iClu);//get pointer to cluster
  41   TVector3 mars=AliRICHParam::Instance()->Lors2Mars(iCham,pClu->X(),pClu->Y());
  42   point.SetXYZ(mars.X(),mars.Y(),mars.Z());
  43   return kTRUE;
  44 }
  45 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
  46 Int_t AliRICHTracker::LoadClusters(TTree *pCluTree)
  47 {
  48 // Interface callback methode invoked from AliReconstruction::RunTracking() to load RICH clusters for RICH
  49 // Arguments: pCluTree- pointer to clusters tree got by AliRICHLoader::LoadRecPoints("read") then AliRICHLoader::TreeR()
  50 //   Returns: error code (currently ignored in AliReconstruction::RunTraking())
  51   AliDebug(1,"Start.");  pCluTree->GetEntry(0);  AliDebug(1,"Stop."); return 0;
  52 }
  53 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
  54 Int_t AliRICHTracker::PropagateBack(AliESD *pESD)
  55 {
  56 // Interface callback methode invoked by AliRecontruction::RunTracking() during tracking after TOF. It's done just once per event
  57 // Arguments: pESD - pointer to Event Summary Data class instance which contains a list of tracks
  58 //   Returns: error code, 0 if no errors
  59   Int_t iNtracks=pESD->GetNumberOfTracks();
  60   AliDebug(1,Form("Start with %i tracks",iNtracks));
  61   AliRICH *pRich=((AliRICH*)gAlice->GetDetector("RICH"));
  62   AliRICHRecon recon;
  63
  64   for(Int_t iTrk=0;iTrk<iNtracks;iTrk++){//ESD tracks loop
  65     AliESDtrack *pTrack = pESD->GetTrack(iTrk);// get next reconstructed track
  66     AliRICHHelix helix(pTrack->X3(),pTrack->P3(),(Int_t)pTrack->GetSign(),-GetBz()/10); //construct helix out of track running parameters
  67      //Printf(" magnetic field %f charged %f\n",GetBz(),pTrack->GetSign()); helix.Print("Track");
  68     Int_t iChamber=helix.RichIntersect(AliRICHParam::Instance());
  69     if(!iChamber) continue;                                         //no intersection with chambers, ignore this track go after the next one
  70
  71     //find MIP cluster candidate (closest to track intersection point cluster with large enough QDC)
  72     Double_t    dR=9999,   dX=9999,   dY=9999; //distance between track-PC intersection point and current cluster
  73     Double_t dRmip=9999,dXmip=9999,dYmip=9999; //distance between track-PC intersection point and nearest cluster
  74     Int_t   iMipId=-1;                         //index of this nearest cluster
  75     for(Int_t iClu=0;iClu<pRich->Clus(iChamber)->GetEntries();iClu++){//clusters loop for intersected chamber
  76       AliRICHCluster *pClu=(AliRICHCluster*)pRich->Clus(iChamber)->UncheckedAt(iClu);//get pointer to current cluster
  77       if(pClu->Q()<AliRICHParam::QthMIP()) continue; //to low QDC, go after another one
  78       pClu->DistXY(helix.PosPc(),dX,dY); dR=TMath::Sqrt(dX*dX+dY*dY); //get distance for current cluster
  79       if(dR<dRmip){iMipId=iClu; dRmip=dR; dXmip=dX; dYmip=dY; }       //current cluster is closer, overwrite data for min cluster
  80     }//clusters loop for intersected chamber
  81
  82     pTrack->SetRICHthetaPhi(helix.Ploc().Theta(),helix.Ploc().Phi()); //store track impact angles with respect to RICH planes
  83     pTrack->SetRICHdxdy(dXmip,dYmip);                                 //distance between track-PC intersection and closest cluster with Qdc>100
  84
  85     if(iMipId==-1)                        {pTrack->SetRICHsignal(kMipQdcCut);  continue;} //no cluster with enough QDC found
  86     if(dRmip>AliRICHParam::DmatchMIP())   {pTrack->SetRICHsignal(kMipDistCut); continue;} //closest cluster with enough carge is still too far
  87
  88     pTrack->SetRICHcluster(iMipId+1000000*iChamber);                                //set mip cluster index
  89     pTrack->SetRICHsignal(recon.ThetaCerenkov(&helix,pRich->Clus(iChamber),iMipId));//search for mean Cerenkov angle for this track
  90     pTrack->SetRICHnclusters(iMipId);                                               //on return iMipId is number of photon clusters accepted in reconstruction
  91
  92     AliDebug(1,Form("Ch=%i PC Intersection=(%5.2f,%5.2f) cm MIP cluster dist=(%5.2f,%5.2f)=%5.2f cm ThetaCkov=%f",
  93                      iChamber,helix.PosPc().X(),helix.PosPc().Y(),            dXmip,dYmip,dRmip,     pTrack->GetRICHsignal()));
  94
  95 //here comes PID calculations
  96     if(pTrack->GetRICHsignal()>0) {
  97       AliDebug(1,Form("Start to assign the probabilities"));
  98       Double_t sigmaPID[AliPID::kSPECIES];
  99       Double_t richPID[AliPID::kSPECIES];
 100       for (Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++) {
 101         sigmaPID[iPart] = 0;
 102         fErrPar[iPart] = 0;
 103         for(Int_t iphot=0;iphot<pRich->Clus(iChamber)->GetEntries();iphot++) {
 104           recon.SetPhotonIndex(iphot);
 105           if(recon.GetPhotonFlag() == 2) {
 106             Double_t theta_g=recon.GetTrackTheta();
 107             Double_t phi_g=(recon.GetPhiPoint()-recon.GetTrackPhi());
 108             Double_t sigma2 = AliRICHParam::Instance()->SigmaSinglePhoton(iPart,pTrack->GetP(),theta_g,phi_g).Mag2();
 109             if(sigma2>0) sigmaPID[iPart] += 1/sigma2;
 110           }
 111         }
 112         if (sigmaPID[iPart]>0)
 113           sigmaPID[iPart] *= (Double_t)(iMipId-recon.GetPhotBKG())/(Double_t)(iMipId); // n total phots, m are background...the sigma are scaled..
 114           if(sigmaPID[iPart]>0) sigmaPID[iPart] = 1/TMath::Sqrt(sigmaPID[iPart])*0.001; // sigma from parametrization are in mrad...
 115           else                  sigmaPID[iPart] = 0;
 116           fErrPar[iPart]=sigmaPID[iPart];
 117         AliDebug(1,Form("sigma for %s is %f rad",AliPID::ParticleName(iPart),sigmaPID[iPart]));
 118       }
 119       CalcProb(pTrack->GetRICHsignal(),pTrack->GetP(),sigmaPID,richPID);
 120       pTrack->SetRICHpid(richPID);
 121       AliDebug(1,Form("PROBABILITIES ---> %f - %f - %f - %f - %f",richPID[0],richPID[1],richPID[2],richPID[3],richPID[4]));
 122     }
 123   }//ESD tracks loop
 124   AliDebug(1,"Stop pattern recognition");
 125   return 0; // error code: 0=no error;
 126 }//PropagateBack()
 127 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 128 void AliRICHTracker::RecWithStack(TNtupleD *hn)
 129 {
 130 // Reconstruction for particles from STACK. This methode is to be used for RICH standalone when no other detectors are switched on, so normal tracking is not available.
 131 // Arguments: hn- output ntuple where to store all variables
 132 //   Returns: none
 133   AliDebug(1,"Start.");
 134   AliRICH *pRich=((AliRICH*)gAlice->GetDetector("RICH"));
 135
 136 //  pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader();
 137   if(!pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->TreeK()) pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadKinematics();
 138   AliStack *pStack =   pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->Stack();
 139   if(!pStack) {AliDebug(1,Form("No STACK found in AliRoot"));return;}
 140   Int_t iNtracks=pStack->GetNtrack();
 141   AliDebug(1,Form(" Start reconstruction with %i track(s) from Stack",iNtracks));
 142
 143   Double_t hnvec[20];
 144
 145   Double_t b=GetFieldMap()->SolenoidField()/10;// magnetic field in Tesla
 146   AliDebug(1,Form("Start with simulated %i tracks in %f Tesla field",iNtracks,b));
 147   TVector3 x0(0,0,0); TVector3 p0(0,0,0);//tmp storage for AliRICHHelix
 148
 149
 150   if(pRich->GetLoader()->LoadRecPoints()) {AliDebug(1,Form("No clusters found in RICH"));return;}
 151   pRich->GetLoader()->TreeR()->GetEntry(0);
 152
 153   AliRICHRecon recon;
 154   for(Int_t iTrackN=0;iTrackN<iNtracks;iTrackN++){//stack particles loop
 155     TParticle *pParticle = pStack->Particle(iTrackN);
 156     if(!pParticle) {AliDebug(1,Form("Not a valid TParticle pointer. Track skipped"));continue;}
 157     AliDebug(1,Form(" PDG code : %i",pParticle->GetPdgCode()));
 158 //
 159 // problem of PDG code of some extra particles to be solved!!!!!!!!!
 160 //
 161 // found problem! Look in TRD directory : codes from Fluka are :
 162 //
 163 //    if ((pdg_code == 10010020) ||
 164 //        (pdg_code == 10010030) ||
 165 //        (pdg_code == 50000050) ||
 166 //        (pdg_code == 50000051) ||
 167 //        (pdg_code == 10020040)) {
 168 //
 169     if(pParticle->GetPdgCode()>=50000050||pParticle->GetPdgCode()==0||pParticle->GetPdgCode()>10000) {AliDebug(1,Form("A photon as track... Track skipped"));continue;}
 170     if(!pParticle->GetPDG()) continue;
 171 //
 172 // to be updated for us!!
 173 //
 174     AliDebug(1,Form("Track %i is a %s with charge %i and momentum %f",
 175             iTrackN,pParticle->GetPDG()->GetName(),Int_t(pParticle->GetPDG()->Charge()),pParticle->P()));
 176 //    if(pParticle->GetMother(0)!=-1) continue; //consider only primaries
 177     if(pParticle->GetPDG()->Charge()==0||TMath::Abs(Int_t(pParticle->GetPDG()->Charge()))!=3) continue; //to avoid photons from stack...
 178     hnvec[0]=pParticle->P();
 179     hnvec[1]=pParticle->GetPDG()->Charge();
 180
 181     p0.SetMagThetaPhi(pParticle->P(),pParticle->Theta(),pParticle->Phi());   x0.SetXYZ(pParticle->Vx(),pParticle->Vy(),pParticle->Vz());
 182     AliRICHHelix helix(x0,p0,TMath::Sign(1,(Int_t)pParticle->GetPDG()->Charge()),b);
 183     Int_t iChamber=helix.RichIntersect(AliRICHParam::Instance());
 184     if(!iChamber) continue;// no intersection with RICH found
 185
 186     hnvec[2]=helix.Ploc().Theta();
 187     hnvec[3]=helix.Ploc().Phi();
 188     hnvec[4]=helix.PosPc().X();
 189     hnvec[5]=helix.PosPc().Y();
 190
 191     Double_t dX,dY,dR,dRmip=9999;      //min distance between clusters and track position on PC
 192     Int_t iMipId=-1;       //index of that min distance cluster
 193     for(Int_t iClu=0;iClu<pRich->Clus(iChamber)->GetEntries();iClu++){//clusters loop for intersected chamber
 194       AliRICHCluster *pClu=(AliRICHCluster*)pRich->Clus(iChamber)->UncheckedAt(iClu);//get pointer to current cluster
 195       pClu->DistXY(helix.PosPc(),dX,dY); dR=TMath::Sqrt(dX*dX+dY*dY);//ditance between current cluster and helix intersection with PC
 196       if(dR<dRmip){dRmip=dR; hnvec[6]=pClu->X();hnvec[7]=pClu->Y();hnvec[8]=pClu->Q();
 197                                                   iMipId=1000000*iChamber+iClu;}//find cluster nearest to the track
 198
 199     }//clusters loop for intersected chamber
 200
 201
 202     hnvec[9]=recon.ThetaCerenkov(&helix,pRich->Clus(iChamber),iMipId); //search for mean Cerenkov angle for this track
 203     hnvec[10]=iMipId;//on return from ThetaCerenkov() contains number of photon candidates accepted
 204     hnvec[11]=(Double_t)iMipId;
 205     hnvec[12]=(Double_t)iChamber;
 206     hnvec[13]=(Double_t)pParticle->GetPdgCode();
 207     if(hn) hn->Fill(hnvec);
 208     AliDebug(1,Form("FINAL Theta Cerenkov=%f",hnvec[9]));
 209   }//stack particles loop
 210
 211   pRich->GetLoader()->UnloadRecPoints();
 212   AliDebug(1,"Stop.");
 213 }//RecWithStack
 214 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 215 void AliRICHTracker::CalcProb(Double_t thetaCer,Double_t pmod, Double_t *sigmaPID, Double_t *richPID)
 216 {
 217 // Calculates probability to be a electron-muon-pion-kaon-proton
 218 // from the given Cerenkov angle and momentum assuming no initial particle composition
 219 // (i.e. apriory probability to be the particle of the given sort is the same for all sorts)
 220   Double_t height[AliPID::kSPECIES];Double_t totalHeight=0;
 221   Double_t thetaTh[AliPID::kSPECIES];
 222   for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++){
 223     height[iPart]=0;
 224     Double_t mass = AliRICHParam::fgMass[iPart];
 225     Double_t refIndex=AliRICHParam::Instance()->IdxC6F14(AliRICHParam::EckovMean());
 226     Double_t cosThetaTh = TMath::Sqrt(mass*mass+pmod*pmod)/(refIndex*pmod);
 227     thetaTh[iPart]=0;
 228     if(cosThetaTh>=1) continue;
 229     thetaTh[iPart] = TMath::ACos(cosThetaTh);
 230 //    Double_t sinThetaThNorm = TMath::Sin(thetaTh)/TMath::Sqrt(1-1/(refIndex*refIndex));
 231 //    Double_t sigmaThetaTh = (0.014*(1/sinThetaThNorm-1) + 0.0043)*1.25;
 232 //    height[iPart] = TMath::Gaus(thetaCer,thetaTh,sigmaThetaTh);
 233     if(sigmaPID[iPart]>0) height[iPart] = TMath::Gaus(thetaCer,thetaTh[iPart],sigmaPID[iPart],kTRUE);
 234     else                  height[iPart] = 0;
 235     totalHeight +=height[iPart];
 236     AliDebugClass(1,Form(" Particle %s with mass %f with height %f and thetaTH %f",AliPID::ParticleName(iPart),mass,height[iPart],thetaTh[iPart]));
 237     AliDebugClass(1,Form(" partial height %15.14f total height %15.14f",height[iPart],totalHeight));
 238   }
 239   if(totalHeight<1e-5) {for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++)richPID[iPart]=1.0/AliPID::kSPECIES;return;}
 240   for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++) richPID[iPart] = height[iPart]/totalHeight;
 241   Int_t iPartNear = TMath::LocMax(AliPID::kSPECIES,richPID);
 242   if(TMath::Abs(thetaCer-thetaTh[iPartNear])>5.*sigmaPID[iPartNear]) for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++)richPID[iPart]=1.0/AliPID::kSPECIES;
 243   //last line is to check if the nearest thetacerenkov to the teorethical one is within 5 sigma, otherwise no response (equal prob to every particle
 244
 245 }//CalcProb
 246 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 247 void AliRICHTracker::EsdPrint()
 248 {
 249 // Reads a set of ESD files and print out some information
 250 // Arguments: probCut - cut on probability
 251 //   Returns: none
 252
 253   TFile *pFile=TFile::Open("AliESDs.root","read");              if(!pFile) {Printf("ERROR: AliESDs.root does not exist!");return;}
 254   TTree *pTr=(TTree*)pFile->Get("esdTree");                     if(!pTr)   {Printf("ERROR: AliESDs.root, no ESD tree inside!");return;}
 255   AliESD *pEsd=new AliESD;  pTr->SetBranchAddress("ESD", &pEsd);
 256
 257   Int_t iNevt=pTr->GetEntries();  Printf("This ESD contains %i events",iNevt);
 258   for(Int_t iEvt=0;iEvt<iNevt;iEvt++){//ESD events loop
 259     pTr->GetEvent(iEvt);
 260     Int_t iNtracks=pEsd->GetNumberOfTracks(); Printf("ESD contains %i tracks created in Bz=%.2f Tesla",iNtracks,pEsd->GetMagneticField()/10.);
 261     for(Int_t iTrk=0;iTrk<iNtracks;iTrk++){//ESD tracks loop
 262       AliESDtrack *pTrack = pEsd->GetTrack(iTrk);// get next reconstructed track
 263       Double_t dx,dy;         pTrack->GetRICHdxdy(dx,dy);
 264       Double_t theta,phi;     pTrack->GetRICHthetaPhi(theta,phi);
 265       Printf("Track %2i Q=%4.1f P=%.3f GeV RICH: ChamberCluster %7i Track-Mip=(%7.2f,%7.2f)=%5.2f cm ThetaCer %7.1f rad",iTrk,pTrack->GetSign(),pTrack->GetP(),
 266                    pTrack->GetRICHcluster(),dx,dy,TMath::Sqrt(dx*dx+dy*dy),pTrack->GetRICHsignal());
 267     }//ESD tracks loop
 268   }//ESD events loop
 269   delete pEsd;  pFile->Close();//close AliESDs.root
 270 }
 271 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 272 void AliRICHTracker::MatrixPrint(Double_t probCut)
 273 {
 274 // Reads a set of 3  ESD files from current directory and prints out the matrix of probabilities to pion kaon or proton completely blindly withou nay assumption on the contents of files.
 275 // Normally it implies that those 3 ESDs contain only particles of the same sort namly pions, kaons and protons in that order.
 276 // Arguments: probCut - cut on probability
 277 //   Returns: none
 278   for(Int_t iFile=0;iFile<3;iFile++){
 279     TFile *pFile=TFile::Open(Form("Esd%1i.root",iFile+1),"read"); if(!pFile) {Printf("ERROR: Esd%1i.root does not exist!",iFile+1);return;}
 280     TTree *pTr=(TTree*)pFile->Get("esdTree");                     if(!pTr)   {Printf("ERROR: Esd%1i.root, no ESD tree inside!",iFile+1);return;}
 281     AliESD *pEsd=new AliESD;  pTr->SetBranchAddress("ESD", &pEsd);
 282     Int_t iProtCnt=0,iKaonCnt=0,iPionCnt=0,iUnreconCnt=0,iTrkCnt=0; //counters
 283
 284     for(Int_t iEvt=0;iEvt<pTr->GetEntries();iEvt++){//ESD events loop
 285       pTr->GetEvent(iEvt);
 286       iTrkCnt+=pEsd->GetNumberOfTracks();
 287       for(Int_t iTrk=0;iTrk<pEsd->GetNumberOfTracks();iTrk++){//ESD tracks loop
 288         AliESDtrack *pTrack = pEsd->GetTrack(iTrk);// get next reconstructed track
 289         Double_t dx,dy;         pTrack->GetRICHdxdy(dx,dy);
 290         Double_t theta,phi;     pTrack->GetRICHthetaPhi(theta,phi);
 291         Double_t prob[5];       pTrack->GetRICHpid(prob);
 292         if(pTrack->GetRICHsignal()>0){
 293           if(prob[4]>probCut)                         iProtCnt++;
 294           if(prob[3]>probCut)                         iKaonCnt++;
 295           if((prob[0]+prob[1]+prob[2])>probCut)       iPionCnt++;
 296         } else
 297           iUnreconCnt++;
 298       }//ESD tracks loop
 299
 300     }//ESD events loop
 301     Printf("Bz=%5.2f Events=%i Total tracks=%i No recognized tracks=%i Pion=%i Kaon=%i Proton=%i ProbCut=%.2f",
 302         0.1*pEsd->GetMagneticField(),pTr->GetEntries(),iTrkCnt,iUnreconCnt,iPionCnt,iKaonCnt,iProtCnt,probCut);
 303     delete pEsd;  pFile->Close();//close AliESDs.root
 304   }//files loop
 305 }
 306 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++