STEER/STEERBase/AliITSPIDResponse.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 2005-2007, 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 // ITS PID method # 1
  20 //           Implementation of the ITS PID class
  21 // Very naive one... Should be made better by the detector experts...
  22 //      Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
  23 //-----------------------------------------------------------------
  24 #include "TMath.h"
  25 #include "AliITSPIDResponse.h"
  26 #include "AliITSPidParams.h"
  27 #include "AliExternalTrackParam.h"
  28
  29 ClassImp(AliITSPIDResponse)
  30
  31 AliITSPIDResponse::AliITSPIDResponse(Bool_t isMC):
  32   fRes(0.13),
  33   fKp1(15.77),
  34   fKp2(4.95),
  35   fKp3(0.312),
  36   fKp4(2.14),
  37   fKp5(0.82)
  38 {
  39   if(!isMC){
  40     fBBtpcits[0]=0.73;
  41     fBBtpcits[1]=14.68;
  42     fBBtpcits[2]=0.905;
  43     fBBtpcits[3]=1.2;
  44     fBBtpcits[4]=6.6;
  45     fBBsa[0]=2.73198E7; //pure PHOBOS parameterization
  46     fBBsa[1]=6.92389;
  47     fBBsa[2]=1.90088E-6;
  48     fBBsa[3]=1.90088E-6;
  49     fBBsa[4]=3.40644E-7;
  50     fBBsaHybrid[0]=1.43505E7;  //PHOBOS+Polinomial parameterization
  51     fBBsaHybrid[1]=49.3402;
  52     fBBsaHybrid[2]=1.77741E-7;
  53     fBBsaHybrid[3]=1.77741E-7;
  54     fBBsaHybrid[4]=1.01311E-7;
  55     fBBsaHybrid[5]=77.2777;
  56     fBBsaHybrid[6]=33.4099;
  57     fBBsaHybrid[7]=46.0089;
  58     fBBsaHybrid[8]=-2.26583;
  59     fBBsaElectron[0]=4.05799E6;  //electrons in the ITS
  60     fBBsaElectron[1]=38.5713;
  61     fBBsaElectron[2]=1.46462E-7;
  62     fBBsaElectron[3]=1.46462E-7;
  63     fBBsaElectron[4]=4.40284E-7;
  64     fResolSA[0]=1.;   // 0 cluster tracks should not be used
  65     fResolSA[1]=0.25;  // rough values for tracks with 1
  66     fResolSA[2]=0.131;   // value from pp 2010 run (L. Milano, 16-Jun-11)
  67     fResolSA[3]=0.113; // value from pp 2010 run
  68     fResolSA[4]=0.104; // value from pp 2010 run
  69     for(Int_t i=0; i<5;i++) fResolTPCITS[i]=0.13;
  70   }else{
  71     fBBtpcits[0]=1.04;
  72     fBBtpcits[1]=27.14;
  73     fBBtpcits[2]=1.00;
  74     fBBtpcits[3]=0.964;
  75     fBBtpcits[4]=2.59;
  76     fBBsa[0]=2.02078E7; //pure PHOBOS parameterization
  77     fBBsa[1]=14.0724;
  78     fBBsa[2]=3.84454E-7;
  79     fBBsa[3]=3.84454E-7;
  80     fBBsa[4]=2.43913E-7;
  81     fBBsaHybrid[0]=1.05381E7; //PHOBOS+Polinomial parameterization
  82     fBBsaHybrid[1]=89.3933;
  83     fBBsaHybrid[2]=2.4831E-7;
  84     fBBsaHybrid[3]=2.4831E-7;
  85     fBBsaHybrid[4]=7.80591E-8;
  86     fBBsaHybrid[5]=62.9214;
  87     fBBsaHybrid[6]=32.347;
  88     fBBsaHybrid[7]=58.7661;
  89     fBBsaHybrid[8]=-3.39869;
  90     fBBsaElectron[0]=2.26807E6; //electrons in the ITS
  91     fBBsaElectron[1]=99.985;
  92     fBBsaElectron[2]=0.000714841;
  93     fBBsaElectron[3]=0.000259585;
  94     fBBsaElectron[4]=1.39412E-7;
  95     fResolSA[0]=1.;   // 0 cluster tracks should not be used
  96     fResolSA[1]=0.25;  // rough values for tracks with 1
  97     fResolSA[2]=0.126;   // value from pp 2010 simulations (L. Milano, 16-Jun-11)
  98     fResolSA[3]=0.109; // value from pp 2010 simulations
  99     fResolSA[4]=0.097; // value from pp 2010 simulations
 100     for(Int_t i=0; i<5;i++) fResolTPCITS[i]=0.13;
 101   }
 102 }
 103
 104 /*
 105 //_________________________________________________________________________
 106 AliITSPIDResponse::AliITSPIDResponse(Double_t *param):
 107   fRes(param[0]),
 108   fKp1(15.77),
 109   fKp2(4.95),
 110   fKp3(0.312),
 111   fKp4(2.14),
 112   fKp5(0.82)
 113 {
 114   //
 115   //  The main constructor
 116   //
 117   for (Int_t i=0; i<5;i++) {
 118       fBBsa[i]=0.;
 119       fBBtpcits[i]=0.;
 120       fResolSA[i]=0.;
 121       fResolTPCITS[i]=0.;
 122   }
 123 }
 124 */
 125
 126 //_________________________________________________________________________
 127 Double_t AliITSPIDResponse::BetheAleph(Double_t p, Double_t mass) const {
 128   //
 129   // returns AliExternalTrackParam::BetheBloch normalized to
 130   // fgMIP at the minimum
 131   //
 132
 133   Double_t bb=
 134     AliExternalTrackParam::BetheBlochAleph(p/mass,fKp1,fKp2,fKp3,fKp4,fKp5);
 135   return bb;
 136 }
 137
 138 //_________________________________________________________________________
 139 Double_t AliITSPIDResponse::Bethe(Double_t p, Double_t mass, Bool_t isSA) const {
 140   //
 141   // returns AliExternalTrackParam::BetheBloch normalized to
 142   // fgMIP at the minimum
 143   //
 144
 145   Double_t bg=p/mass;
 146   Double_t beta = bg/TMath::Sqrt(1.+ bg*bg);
 147   Double_t gamma=bg/beta;
 148   Double_t bb=1.;
 149
 150   Double_t par[5];
 151   if(isSA){
 152     if(mass>0.0005 && mass<0.00052){
 153       //if is an electron use a specific BB parameterization
 154       //To be used only between 100 and 160 MeV/c
 155       for(Int_t ip=0; ip<5;ip++) par[ip]=fBBsaElectron[ip];
 156     }else{
 157       for(Int_t ip=0; ip<5;ip++) par[ip]=fBBsa[ip];
 158     }
 159   }else{
 160     for(Int_t ip=0; ip<5;ip++) par[ip]=fBBtpcits[ip];
 161   }
 162   Double_t eff=1.0;
 163   if(bg<par[2])
 164     eff=(bg-par[3])*(bg-par[3])+par[4];
 165   else
 166     eff=(par[2]-par[3])*(par[2]-par[3])+par[4];
 167
 168   if(gamma>=0. && beta>0.){
 169     bb=(par[1]+2.0*TMath::Log(gamma)-beta*beta)*(par[0]/(beta*beta))*eff;
 170   }
 171   return bb;
 172 }
 173
 174 //_________________________________________________________________________
 175 Double_t AliITSPIDResponse::BetheITSsaHybrid(Double_t p, Double_t mass) const {
 176   //
 177   // returns AliExternalTrackParam::BetheBloch normalized to
 178   // fgMIP at the minimum. The PHOBOS parameterization is used for beta*gamma>0.76.
 179   // For beta*gamma<0.76 a polinomial function is used
 180
 181   Double_t bg=p/mass;
 182   Double_t beta = bg/TMath::Sqrt(1.+ bg*bg);
 183   Double_t gamma=bg/beta;
 184   Double_t bb=1.;
 185
 186   Double_t par[9];
 187   //parameters for pi, K, p
 188   for(Int_t ip=0; ip<9;ip++) par[ip]=fBBsaHybrid[ip];
 189   //if it is an electron the PHOBOS part of the parameterization is tuned for e
 190   //in the range used for identification beta*gamma is >0.76 for electrons
 191   //To be used only between 100 and 160 MeV/c
 192   if(mass>0.0005 && mass<0.00052)for(Int_t ip=0; ip<5;ip++) par[ip]=fBBsaElectron[ip];
 193
 194   if(gamma>=0. && beta>0. && bg>0.1){
 195     if(bg>0.76){//PHOBOS
 196       Double_t eff=1.0;
 197       if(bg<par[2])
 198         eff=(bg-par[3])*(bg-par[3])+par[4];
 199       else
 200         eff=(par[2]-par[3])*(par[2]-par[3])+par[4];
 201
 202       bb=(par[1]+2.0*TMath::Log(gamma)-beta*beta)*(par[0]/(beta*beta))*eff;
 203     }else{//Polinomial
 204       bb=par[5] + par[6]/bg + par[7]/(bg*bg) + par[8]/(bg*bg*bg);
 205     }
 206   }
 207   return bb;
 208 }
 209
 210 //_________________________________________________________________________
 211 Double_t AliITSPIDResponse::GetResolution(Double_t bethe,
 212                                           Int_t nPtsForPid,
 213                                           Bool_t isSA) const {
 214   //
 215   // Calculate expected resolution for truncated mean
 216   //
 217   Float_t r;
 218   if(isSA) r=fResolSA[nPtsForPid];
 219   else r=fResolTPCITS[nPtsForPid];
 220   return r*bethe;
 221 }
 222
 223
 224
 225
 226 //_________________________________________________________________________
 227 void AliITSPIDResponse::GetITSProbabilities(Float_t mom, Double_t qclu[4], Double_t condprobfun[AliPID::kSPECIES], Bool_t isMC) const {
 228   //
 229   // Method to calculate PID probabilities for a single track
 230   // using the likelihood method
 231   //
 232   const Int_t nLay = 4;
 233   const Int_t nPart= 4;
 234
 235   static AliITSPidParams pars(isMC);  // Pid parametrisation parameters
 236
 237   Double_t itsProb[nPart] = {1,1,1,1}; // e, p, K, pi
 238
 239   for (Int_t iLay = 0; iLay < nLay; iLay++) {
 240     if (qclu[iLay] <= 50.)
 241       continue;
 242
 243     Float_t dedx = qclu[iLay];
 244     Float_t layProb = pars.GetLandauGausNorm(dedx,AliPID::kProton,mom,iLay+3);
 245     itsProb[0] *= layProb;
 246
 247     layProb = pars.GetLandauGausNorm(dedx,AliPID::kKaon,mom,iLay+3);
 248     itsProb[1] *= layProb;
 249
 250     layProb = pars.GetLandauGausNorm(dedx,AliPID::kPion,mom,iLay+3);
 251     itsProb[2] *= layProb;
 252
 253     layProb = pars.GetLandauGausNorm(dedx,AliPID::kElectron,mom,iLay+3);
 254     itsProb[3] *= layProb;
 255   }
 256
 257   // Normalise probabilities
 258   Double_t sumProb = 0;
 259   for (Int_t iPart = 0; iPart < nPart; iPart++) {
 260     sumProb += itsProb[iPart];
 261   }
 262   sumProb += itsProb[2]; // muon cannot be distinguished from pions
 263
 264   for (Int_t iPart = 0; iPart < nPart; iPart++) {
 265     itsProb[iPart]/=sumProb;
 266   }
 267   condprobfun[AliPID::kElectron] = itsProb[3];
 268   condprobfun[AliPID::kMuon] = itsProb[2];
 269   condprobfun[AliPID::kPion] = itsProb[2];
 270   condprobfun[AliPID::kKaon] = itsProb[1];
 271   condprobfun[AliPID::kProton] = itsProb[0];
 272   return;
 273 }
 274
 275 //_________________________________________________________________________
 276 Int_t AliITSPIDResponse::GetParticleIdFromdEdxVsP(Float_t mom, Float_t signal, Bool_t isSA) const{
 277   // method to get particle identity with simple cuts on dE/dx vs. momentum
 278
 279   Double_t massp=AliPID::ParticleMass(AliPID::kProton);
 280   Double_t massk=AliPID::ParticleMass(AliPID::kKaon);
 281   Double_t bethep=Bethe(mom,massp,isSA);
 282   Double_t bethek=Bethe(mom,massk,isSA);
 283   if(signal>(0.5*(bethep+bethek))) return AliPID::kProton;
 284   Double_t masspi=AliPID::ParticleMass(AliPID::kPion);
 285   Double_t bethepi=Bethe(mom,masspi,isSA);
 286   if(signal>(0.5*(bethepi+bethek))) return AliPID::kKaon;
 287   return AliPID::kPion;
 288
 289 }