TPC/AliTPCGGVoltError.cxx

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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
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   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     *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
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  16 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  17 //                                                                        //
  18 // AliTPCGGVoltError class                                                //
  19 // The class calculates the electric field and space point distortions    //
  20 // due a Gating Grid (GG) Error voltage. It uses the exact calculation    //
  21 // technique based on bessel functions. (original code from STAR)         //
  22 // The class allows "effective Omega Tau" corrections.                    //
  23 //                                                                        //
  24 // date: 27/04/2010                                                       //
  25 // Authors: Jim Thomas, Stefan Rossegger, Magnus Mager                    //
  26 //                                                                        //
  27 // Example usage:                                                         //
  28 //  AliTPCGGVoltError GGerror;                                            //
  29 //  GGerror.SetOmegaTauT1T2(0.32,1.,1.); // values ideally from OCDB      //
  30 //  GGerror.SetDeltaVGGA(50.);           // voltage offset A-side         //
  31 //  GGerror.SetDeltaVGGC(50.);           // voltage offset C-side         //
  32 //  GGerror.InitGGVoltErrorDistortion(); // initialization of the look up //
  33 //  // plot dRPhi distortions ...                                         //
  34 //  GGerror.CreateHistoDRPhiinZR(1.,100,100)->Draw("surf2");              //
  35 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  36
  37
  38 #include "AliMagF.h"
  39 #include "TGeoGlobalMagField.h"
  40 #include "AliTPCcalibDB.h"
  41 #include "AliTPCParam.h"
  42 #include "AliLog.h"
  43
  44 #include "AliTPCGGVoltError.h"
  45 #include <TMath.h>
  46
  47 AliTPCGGVoltError::AliTPCGGVoltError()
  48   : AliTPCCorrection("GGVoltError","GatingGrid (GG) Voltage Error"),
  49     fC0(0.),fC1(0.),
  50     fDeltaVGGA(0.),fDeltaVGGC(0.)
  51 {
  52   //
  53   // default constructor
  54   //
  55 }
  56
  57 AliTPCGGVoltError::~AliTPCGGVoltError() {
  58   //
  59   // default destructor
  60   //
  61 }
  62
  63 void AliTPCGGVoltError::Init() {
  64   //
  65   // Init function
  66   //
  67   AliMagF* magF= (AliMagF*)TGeoGlobalMagField::Instance()->GetField();
  68   if (!magF) AliError("Magneticd field - not initialized");
  69   Double_t bzField = magF->SolenoidField()/10.; //field in T
  70   AliTPCParam *param= AliTPCcalibDB::Instance()->GetParameters();
  71   if (!param) AliError("Parameters - not initialized");
  72   Double_t vdrift = param->GetDriftV()/1000000.; // [cm/us]   // From dataBase: to be updated: per second (ideally)
  73   Double_t ezField = 400; // [V/cm]   // to be updated: never (hopefully)
  74   Double_t wt = -10.0 * (bzField*10) * vdrift / ezField ;
  75   //
  76   SetOmegaTauT1T2(wt,fT1,fT2);
  77   InitGGVoltErrorDistortion();
  78   //SetDeltaVGGA(0.0);//  ideally from the database
  79   //SetDeltaVGGC(0.0);//  ideally from the database
  80 }
  81
  82 void AliTPCGGVoltError::Update(const TTimeStamp &/*timeStamp*/) {
  83   //
  84   // Update function
  85   //
  86   AliMagF* magF= (AliMagF*)TGeoGlobalMagField::Instance()->GetField();
  87   if (!magF) AliError("Magneticd field - not initialized");
  88   Double_t bzField = magF->SolenoidField()/10.; //field in T
  89   AliTPCParam *param= AliTPCcalibDB::Instance()->GetParameters();
  90   if (!param) AliError("Parameters - not initialized");
  91   Double_t vdrift = param->GetDriftV()/1000000.; // [cm/us]   // From dataBase: to be updated: per second (ideally)
  92   Double_t ezField = 400; // [V/cm]   // to be updated: never (hopefully)
  93   Double_t wt = -10.0 * (bzField*10) * vdrift / ezField ;
  94
  95   SetOmegaTauT1T2(wt,fT1,fT2);
  96   InitGGVoltErrorDistortion();
  97 }
  98
  99
 100
 101 void AliTPCGGVoltError::GetCorrection(const Float_t x[],const Short_t roc,Float_t dx[]) {
 102
 103   //
 104   // Gated Grid Voltage Error
 105   //
 106   // Calculates the effect of having an incorrect voltage on the A or C end plate Gated Grids.
 107   //
 108   // Electrostatic Equations from StarNote SN0253 by Howard Wieman.
 109   //
 110
 111   Int_t   order     = 1 ;               // FIXME: hardcoded? Linear interpolation = 1, Quadratic = 2
 112
 113   Double_t intEr, intEphi ;
 114   Double_t r, phi, z ;
 115   Int_t    sign ;
 116
 117   Double_t deltaVGG;
 118
 119   r   = TMath::Sqrt( x[0]*x[0] + x[1]*x[1] );
 120   phi = TMath::ATan2(x[1],x[0]);
 121   if ( phi < 0 ) phi += TMath::TwoPi();                   // Table uses phi from 0 to 2*Pi
 122   z   = x[2] ;
 123
 124   if ( (roc%36) < 18 ) {
 125     sign =  1;
 126     deltaVGG = fDeltaVGGA;           // (TPC End A)
 127   } else {
 128     sign = -1;                       // (TPC End C)
 129     deltaVGG = fDeltaVGGC;
 130   }
 131
 132   if ( sign==1  && z <  fgkZOffSet ) z =  fgkZOffSet;    // Protect against discontinuity at CE
 133   if ( sign==-1 && z > -fgkZOffSet ) z = -fgkZOffSet;    // Protect against discontinuity at CE
 134
 135   Interpolate2DEdistortion( order, r, z, fGGVoltErrorER, intEr );
 136   intEphi = 0.0;  // Efield is symmetric in phi
 137
 138   // Calculate distorted position
 139   if ( r > 0.0 ) {
 140     phi =  phi + deltaVGG*( fC0*intEphi - fC1*intEr ) / r;
 141     r   =  r   + deltaVGG*( fC0*intEr   + fC1*intEphi );
 142   }
 143
 144   // Calculate correction in cartesian coordinates
 145   dx[0] = r * TMath::Cos(phi) - x[0];
 146   dx[1] = r * TMath::Sin(phi) - x[1];
 147   dx[2] = 0.; // z distortion not implemented (1st order distortions)
 148
 149 }
 150
 151
 152 Float_t AliTPCGGVoltError::GetIntErOverEz(const Float_t x[],const Short_t roc) {
 153   //
 154   // This function is purely for calibration purposes
 155   // Calculates the integral (int Er/Ez dz) for the setted GG voltage offset
 156   //
 157
 158   Int_t   order     = 1 ;     // FIXME: so far hardcoded? Linear interpolation = 1, Quadratic = 2
 159
 160   Double_t intEr;
 161   Double_t r, phi, z ;
 162   Int_t    sign ;
 163
 164   Double_t deltaVGG;
 165
 166   r   = TMath::Sqrt( x[0]*x[0] + x[1]*x[1] );
 167   phi = TMath::ATan2(x[1],x[0]);
 168   if ( phi < 0 ) phi += TMath::TwoPi();        // Table uses phi from 0 to 2*Pi
 169   z   = x[2] ;
 170
 171   if ( (roc%36) < 18 ) {
 172     sign =  1;
 173     deltaVGG = fDeltaVGGA;           // (TPC End A)
 174   } else {
 175     sign = -1;                       // (TPC End C)
 176     deltaVGG = fDeltaVGGC;
 177   }
 178
 179   if ( sign==1  && z <  fgkZOffSet ) z =  fgkZOffSet;    // Protect against discontinuity at CE
 180   if ( sign==-1 && z > -fgkZOffSet ) z = -fgkZOffSet;    // Protect against discontinuity at CE
 181
 182   Interpolate2DEdistortion(order, r, z, fGGVoltErrorER, intEr );
 183
 184   return (intEr*deltaVGG);
 185
 186 }
 187
 188 void AliTPCGGVoltError::InitGGVoltErrorDistortion() {
 189   //
 190   // Initialization of the Lookup table which contains the solutions of the GG Error problem
 191   //
 192
 193   Double_t r,z;
 194   Int_t nterms = 100 ;
 195   for ( Int_t i = 0 ; i < kNZ ; ++i ) {
 196     z = fgkZList[i] ;
 197     for ( Int_t j = 0 ; j < kNR ; ++j ) {
 198       r = fgkRList[j] ;
 199       fGGVoltErrorER[i][j] = 0.0 ;
 200       Double_t intz = 0.0 ;
 201       for ( Int_t n = 1 ; n < nterms ; ++n ) {
 202         Double_t k    =  n * TMath::Pi() / fgkTPCZ0 ;
 203         Double_t ein  =  0 ;                    // Error potential on the IFC
 204         Double_t eout =  0 ;                    // Error potential on the OFC
 205         if ( z < 0 ) {
 206           ein   =  -2.0 / ( k * (fgkCathodeV - fgkGG) ) ;
 207           eout  =  -2.0 / ( k * (fgkCathodeV - fgkGG) ) ;
 208         }
 209         if ( z == 0 ) continue ;
 210         if ( z > 0 ) {
 211           ein   =  -2.0 / ( k * (fgkCathodeV - fgkGG) ) ;
 212           eout  =  -2.0 / ( k * (fgkCathodeV - fgkGG) ) ;
 213         }
 214         Double_t an   =  ein  * TMath::BesselK0( k*fgkOFCRadius ) - eout * TMath::BesselK0( k*fgkIFCRadius ) ;
 215         Double_t bn   =  eout * TMath::BesselI0( k*fgkIFCRadius ) - ein  * TMath::BesselI0( k*fgkOFCRadius ) ;
 216         Double_t numerator =
 217           an * TMath::BesselI1( k*r ) - bn * TMath::BesselK1( k*r ) ;
 218         Double_t denominator =
 219           TMath::BesselK0( k*fgkOFCRadius ) * TMath::BesselI0( k*fgkIFCRadius ) -
 220           TMath::BesselK0( k*fgkIFCRadius ) * TMath::BesselI0( k*fgkOFCRadius ) ;
 221         Double_t zterm = TMath::Cos( k*(fgkTPCZ0-TMath::Abs(z)) ) - 1 ;
 222         intz += zterm * numerator / denominator ;
 223         // Assume series converges, break if small terms
 224         if ( n>10 && TMath::Abs(intz)*1.e-10 > TMath::Abs(numerator/denominator) ) break;
 225       }
 226       fGGVoltErrorER[i][j] = (Double_t) intz ;
 227
 228     }
 229   }
 230 }
 231
 232
 233
 234 void AliTPCGGVoltError::Print(const Option_t* option) const {
 235   //
 236   // Print function to check the settings (e.g. voltage offsets)
 237   // option=="a" prints the C0 and C1 coefficents for calibration purposes
 238   //
 239
 240   TString opt = option; opt.ToLower();
 241   printf("%s\n",GetTitle());
 242   printf(" - GG Voltage offset: A-side: %3.1f V, C-side: %3.1f V \n",fDeltaVGGA,fDeltaVGGC);
 243   if (opt.Contains("a")) { // Print all details
 244     printf(" - T1: %1.4f, T2: %1.4f \n",fT1,fT2);
 245     printf(" - C1: %1.4f, C0: %1.4f \n",fC1,fC0);
 246   }
 247
 248
 249
 250 }