HMPID/AliHMPIDParam.cxx

   1 //  **************************************************************************
   2 //  * Copyright(c) 1998-1999, 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 #include "AliHMPIDParam.h"  //class header
  16 #include "AliHMPIDDigit.h"  //ctor
  17 #include "AliLog.h"         //general
  18 #include <AliRunLoader.h>   //Stack()
  19 #include <AliStack.h>       //Stack()
  20 #include <TLatex.h>         //TestTrans()
  21 #include <TView.h>          //TestTrans()
  22 #include <TPolyMarker3D.h>  //TestTrans()
  23 #include <TRotation.h>
  24 #include <TParticle.h>      //Stack()
  25 #include <TGeoPhysicalNode.h> //ctor
  26 #include <TGeoBBox.h>
  27 ClassImp(AliHMPIDParam)
  28
  29
  30 // Mathieson constant definition
  31 const Double_t AliHMPIDParam::fgkD     = 0.222500;  // ANODE-CATHODE distance 0.445/2
  32 //                                                                                          K3 = 0.66 along the wires (anode-cathode/wire pitch=0.5625)
  33 const Double_t AliHMPIDParam::fgkSqrtK3x = TMath::Sqrt(0.66);
  34 const Double_t AliHMPIDParam::fgkK2x     = TMath::PiOver2()*(1 - 0.5*fgkSqrtK3x);
  35 const Double_t AliHMPIDParam::fgkK1x     = 0.25*fgkK2x*fgkSqrtK3x/TMath::ATan(fgkSqrtK3x);
  36 const Double_t AliHMPIDParam::fgkK4x     = fgkK1x/(fgkK2x*fgkSqrtK3x);
  37 //                                                                                          K3 = 0.87 along the wires (anode-cathode/wire pitch=0.5625)
  38 const Double_t AliHMPIDParam::fgkSqrtK3y = TMath::Sqrt(0.87);
  39 const Double_t AliHMPIDParam::fgkK2y     = TMath::PiOver2()*(1 - 0.5*fgkSqrtK3y);
  40 const Double_t AliHMPIDParam::fgkK1y     = 0.25*fgkK2y*fgkSqrtK3y/TMath::ATan(fgkSqrtK3y);
  41 const Double_t AliHMPIDParam::fgkK4y     = fgkK1y/(fgkK2y*fgkSqrtK3y);
  42 //
  43
  44
  45 Float_t AliHMPIDParam::fgkMinPcX[]={0.,0.,0.,0.,0.,0.};
  46 Float_t AliHMPIDParam::fgkMaxPcX[]={0.,0.,0.,0.,0.,0.};
  47 Float_t AliHMPIDParam::fgkMinPcY[]={0.,0.,0.,0.,0.,0.};
  48 Float_t AliHMPIDParam::fgkMaxPcY[]={0.,0.,0.,0.,0.,0.};
  49
  50 Float_t AliHMPIDParam::fgCellX=0.;
  51 Float_t AliHMPIDParam::fgCellY=0.;
  52
  53 Float_t AliHMPIDParam::fgPcX=0;
  54 Float_t AliHMPIDParam::fgPcY=0;
  55
  56 Float_t AliHMPIDParam::fgAllX=0;
  57 Float_t AliHMPIDParam::fgAllY=0;
  58
  59 Bool_t AliHMPIDParam::fgInstanceType=kTRUE;
  60
  61 AliHMPIDParam* AliHMPIDParam::fgInstance=0x0;        //singleton pointer
  62
  63 Int_t AliHMPIDParam::fgSigmas=4;
  64
  65 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
  66 AliHMPIDParam::AliHMPIDParam(Bool_t noGeo=kFALSE):
  67   TNamed("HmpidParam","default version"),
  68   fX(0), fY(0), fRadNmean(0)
  69 {
  70 // Here all the intitializition is taken place when AliHMPIDParam::Instance() is invoked for the first time.
  71 // In particular, matrices to be used for LORS<->MARS trasnformations are initialized from TGeo structure.
  72 // Note that TGeoManager should be already initialized from geometry.root file
  73
  74
  75   fRadNmean = MeanIdxRad(); //initialization of the running ref. index of freon
  76
  77   Float_t dead=2.6;// cm of the dead zones between PCs-> See 2CRC2099P1
  78
  79
  80   if(noGeo==kTRUE) fgInstanceType=kFALSE;                                                   //instance from ideal geometry, no actual geom is present
  81
  82   if(noGeo==kFALSE && !gGeoManager)
  83   {
  84     TGeoManager::Import("geometry.root");
  85     if(!gGeoManager) AliFatal("!!!!!!No geometry loaded!!!!!!!");
  86   }
  87
  88   fgCellX=0.8;fgCellY=0.84;
  89
  90   if(!noGeo==kTRUE){
  91     TGeoVolume *pCellVol = gGeoManager->GetVolume("Hcel");
  92     if(pCellVol) {
  93       TGeoBBox *bcell = (TGeoBBox *)pCellVol->GetShape();
  94       fgCellX=2.*bcell->GetDX(); fgCellY = 2.*bcell->GetDY();  // overwrite the values with the read ones
  95     }
  96   }
  97   fgPcX=80.*fgCellX; fgPcY = 48.*fgCellY;
  98   fgAllX=2.*fgPcX+dead;
  99   fgAllY=3.*fgPcY+2.*dead;
 100
 101   fgkMinPcX[1]=fgPcX+dead; fgkMinPcX[3]=fgkMinPcX[1];  fgkMinPcX[5]=fgkMinPcX[3];
 102   fgkMaxPcX[0]=fgPcX; fgkMaxPcX[2]=fgkMaxPcX[0];  fgkMaxPcX[4]=fgkMaxPcX[2];
 103   fgkMaxPcX[1]=fgAllX; fgkMaxPcX[3]=fgkMaxPcX[1];  fgkMaxPcX[5]=fgkMaxPcX[3];
 104
 105   fgkMinPcY[2]=fgPcY+dead; fgkMinPcY[3]=fgkMinPcY[2];
 106   fgkMinPcY[4]=2.*fgPcY+2.*dead; fgkMinPcY[5]=fgkMinPcY[4];
 107   fgkMaxPcY[0]=fgPcY; fgkMaxPcY[1]=fgkMaxPcY[0];
 108   fgkMaxPcY[2]=2.*fgPcY+dead; fgkMaxPcY[3]=fgkMaxPcY[2];
 109   fgkMaxPcY[4]=fgAllY; fgkMaxPcY[5]=fgkMaxPcY[4];
 110
 111   fX=0.5*SizeAllX();
 112   fY=0.5*SizeAllY();
 113
 114   for(Int_t i=kMinCh;i<=kMaxCh;i++)
 115     if(gGeoManager && gGeoManager->IsClosed()) {
 116       TGeoPNEntry* pne = gGeoManager->GetAlignableEntry(Form("/HMPID/Chamber%i",i));
 117       if (!pne) {
 118         AliErrorClass(Form("The symbolic volume %s does not correspond to any physical entry!",Form("HMPID_%i",i)));
 119         fM[i]=new TGeoHMatrix;
 120         IdealPosition(i,fM[i]);
 121       } else {
 122         TGeoPhysicalNode *pnode = pne->GetPhysicalNode();
 123         if(pnode) fM[i]=new TGeoHMatrix(*(pnode->GetMatrix()));
 124         else {
 125           fM[i]=new TGeoHMatrix;
 126           IdealPosition(i,fM[i]);
 127         }
 128       }
 129     } else{
 130       fM[i]=new TGeoHMatrix;
 131       IdealPosition(i,fM[i]);
 132     }
 133   fgInstance=this;
 134 }//ctor
 135 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 136 void AliHMPIDParam::Print(Option_t* opt) const
 137 {
 138 // print some usefull (hopefully) info on some internal guts of HMPID parametrisation
 139
 140   for(Int_t i=0;i<7;i++) fM[i]->Print(opt);
 141 }//Print()
 142 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 143 void AliHMPIDParam::IdealPosition(Int_t iCh, TGeoHMatrix *pMatrix)
 144 {
 145 // Construct ideal position matrix for a given chamber
 146 // Arguments: iCh- chamber ID; pMatrix- pointer to precreated unity matrix where to store the results
 147 //   Returns: none
 148   const Double_t kAngHor=19.5;        //  horizontal angle between chambers  19.5 grad
 149   const Double_t kAngVer=20;          //  vertical angle between chambers    20   grad
 150   const Double_t kAngCom=30;          //  common HMPID rotation with respect to x axis  30   grad
 151   const Double_t kTrans[3]={490,0,0}; //  center of the chamber is on window-gap surface
 152   pMatrix->RotateY(90);               //  rotate around y since initial position is in XY plane -> now in YZ plane
 153   pMatrix->SetTranslation(kTrans);    //  now plane in YZ is shifted along x
 154   switch(iCh){
 155     case 0:                pMatrix->RotateY(kAngHor);  pMatrix->RotateZ(-kAngVer);  break; //right and down
 156     case 1:                                            pMatrix->RotateZ(-kAngVer);  break; //down
 157     case 2:                pMatrix->RotateY(kAngHor);                               break; //right
 158     case 3:                                                                         break; //no rotation
 159     case 4:                pMatrix->RotateY(-kAngHor);                              break; //left
 160     case 5:                                            pMatrix->RotateZ(kAngVer);   break; //up
 161     case 6:                pMatrix->RotateY(-kAngHor); pMatrix->RotateZ(kAngVer);   break; //left and up
 162   }
 163   pMatrix->RotateZ(kAngCom);     //apply common rotation  in XY plane
 164
 165 }
 166 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 167 Int_t AliHMPIDParam::Stack(Int_t evt,Int_t tid)
 168 {
 169 // Prints some useful info from stack
 170 // Arguments: evt - event number. if not -1 print info only for that event
 171 //            tid - track id. if not -1 then print it and all it's mothers if any
 172 //   Returns: mother tid of the given tid if any
 173   AliRunLoader *pAL=AliRunLoader::Open();
 174   if(pAL->LoadHeader()) return -1;
 175   if(pAL->LoadKinematics()) return -1;
 176
 177   Int_t mtid=-1;
 178   Int_t iNevt=pAL->GetNumberOfEvents();
 179
 180   for(Int_t iEvt=0;iEvt<iNevt;iEvt++){//events loop
 181     if(evt!=-1 && evt!=iEvt) continue; //in case one needs to print the requested event, ignore all others
 182     pAL->GetEvent(iEvt);
 183     AliStack *pStack=pAL->Stack();
 184     if(tid==-1){                        //print all tids for this event
 185       for(Int_t i=0;i<pStack->GetNtrack();i++) pStack->Particle(i)->Print();
 186           Printf("totally %i tracks including %i primaries for event %i out of %i event(s)",
 187           pStack->GetNtrack(),pStack->GetNprimary(),iEvt,iNevt);
 188     }else{                              //print only this tid and it;s mothers
 189       if(tid<0 || tid>pStack->GetNtrack()) {Printf("Wrong tid, valid tid range for event %i is 0-%i",iEvt,pStack->GetNtrack());break;}
 190       TParticle *pTrack=pStack->Particle(tid); mtid=pTrack->GetFirstMother();
 191       TString str=pTrack->GetName();
 192       while((tid=pTrack->GetFirstMother()) >= 0){
 193         pTrack=pStack->Particle(tid);
 194         str+=" from ";str+=pTrack->GetName();
 195       }
 196     }//if(tid==-1)
 197   }//events loop
 198   pAL->UnloadHeader();  pAL->UnloadKinematics();
 199   return mtid;
 200 }
 201 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 202 Int_t AliHMPIDParam::StackCount(Int_t pid,Int_t evt)
 203 {
 204 // Counts total number of particles of given sort (including secondary) for a given event
 205   AliRunLoader *pAL=AliRunLoader::Open();
 206   pAL->GetEvent(evt);
 207   if(pAL->LoadHeader()) return 0;
 208   if(pAL->LoadKinematics()) return 0;
 209   AliStack *pStack=pAL->Stack();
 210
 211   Int_t iCnt=0;
 212   for(Int_t i=0;i<pStack->GetNtrack();i++) if(pStack->Particle(i)->GetPdgCode()==pid) iCnt++;
 213
 214   pAL->UnloadHeader();  pAL->UnloadKinematics();
 215   return iCnt;
 216 }
 217 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 218 Double_t AliHMPIDParam::Sigma2(Double_t trkTheta,Double_t trkPhi,Double_t ckovTh, Double_t ckovPh)
 219 {
 220 // Analithical calculation of total error (as a sum of localization, geometrical and chromatic errors) on Cerenkov angle for a given Cerenkov photon
 221 // created by a given MIP. Fromulae according to CERN-EP-2000-058
 222 // Arguments: Cerenkov and azimuthal angles for Cerenkov photon, [radians]
 223 //            dip and azimuthal angles for MIP taken at the entrance to radiator, [radians]
 224 //            MIP beta
 225 //   Returns: absolute error on Cerenkov angle, [radians]
 226
 227   TVector3 v(-999,-999,-999);
 228   Double_t trkBeta = 1./(TMath::Cos(ckovTh)*GetRefIdx());
 229
 230   if(trkBeta > 1) trkBeta = 1;                 //protection against bad measured thetaCer
 231   if(trkBeta < 0) trkBeta = 0.0001;            //
 232
 233   v.SetX(SigLoc (trkTheta,trkPhi,ckovTh,ckovPh,trkBeta));
 234   v.SetY(SigGeom(trkTheta,trkPhi,ckovTh,ckovPh,trkBeta));
 235   v.SetZ(SigCrom(trkTheta,trkPhi,ckovTh,ckovPh,trkBeta));
 236
 237   return v.Mag2();
 238 }
 239 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 240 Double_t AliHMPIDParam::SigLoc(Double_t trkTheta,Double_t trkPhi,Double_t thetaC, Double_t phiC,Double_t betaM)
 241 {
 242 // Analitical calculation of localization error (due to finite segmentation of PC) on Cerenkov angle for a given Cerenkov photon
 243 // created by a given MIP. Fromulae according to CERN-EP-2000-058
 244 // Arguments: Cerenkov and azimuthal angles for Cerenkov photon, [radians]
 245 //            dip and azimuthal angles for MIP taken at the entrance to radiator, [radians]
 246 //            MIP beta
 247 //   Returns: absolute error on Cerenkov angle, [radians]
 248
 249   Double_t phiDelta = phiC - trkPhi;
 250
 251   Double_t sint     = TMath::Sin(trkTheta);
 252   Double_t cost     = TMath::Cos(trkTheta);
 253   Double_t sinf     = TMath::Sin(trkPhi);
 254   Double_t cosf     = TMath::Cos(trkPhi);
 255   Double_t sinfd    = TMath::Sin(phiDelta);
 256   Double_t cosfd    = TMath::Cos(phiDelta);
 257   Double_t tantheta = TMath::Tan(thetaC);
 258
 259   Double_t alpha =cost-tantheta*cosfd*sint;                                                 // formula (11)
 260   Double_t k = 1.-GetRefIdx()*GetRefIdx()+alpha*alpha/(betaM*betaM);        // formula (after 8 in the text)
 261   if (k<0) return 1e10;
 262   Double_t mu =sint*sinf+tantheta*(cost*cosfd*sinf+sinfd*cosf);                             // formula (10)
 263   Double_t e  =sint*cosf+tantheta*(cost*cosfd*cosf-sinfd*sinf);                             // formula (9)
 264
 265   Double_t kk = betaM*TMath::Sqrt(k)/(GapThick()*alpha);                            // formula (6) and (7)
 266   Double_t dtdxc = kk*(k*(cosfd*cosf-cost*sinfd*sinf)-(alpha*mu/(betaM*betaM))*sint*sinfd); // formula (6)
 267   Double_t dtdyc = kk*(k*(cosfd*sinf+cost*sinfd*cosf)+(alpha* e/(betaM*betaM))*sint*sinfd); // formula (7)            pag.4
 268
 269   Double_t errX = 0.2,errY=0.25;                                                            //end of page 7
 270   return  TMath::Sqrt(errX*errX*dtdxc*dtdxc + errY*errY*dtdyc*dtdyc);
 271 }
 272 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 273 Double_t AliHMPIDParam::SigCrom(Double_t trkTheta,Double_t trkPhi,Double_t thetaC, Double_t phiC,Double_t betaM)
 274 {
 275 // Analitical calculation of chromatic error (due to lack of knowledge of Cerenkov photon energy) on Cerenkov angle for a given Cerenkov photon
 276 // created by a given MIP. Fromulae according to CERN-EP-2000-058
 277 // Arguments: Cerenkov and azimuthal angles for Cerenkov photon, [radians]
 278 //            dip and azimuthal angles for MIP taken at the entrance to radiator, [radians]
 279 //            MIP beta
 280 //   Returns: absolute error on Cerenkov angle, [radians]
 281
 282   Double_t phiDelta = phiC - trkPhi;
 283
 284   Double_t sint     = TMath::Sin(trkTheta);
 285   Double_t cost     = TMath::Cos(trkTheta);
 286   Double_t cosfd    = TMath::Cos(phiDelta);
 287   Double_t tantheta = TMath::Tan(thetaC);
 288
 289   Double_t alpha =cost-tantheta*cosfd*sint;                                                 // formula (11)
 290   Double_t dtdn = cost*GetRefIdx()*betaM*betaM/(alpha*tantheta);                    // formula (12)
 291
 292 //  Double_t f = 0.00928*(7.75-5.635)/TMath::Sqrt(12.);
 293   Double_t f = 0.0172*(7.75-5.635)/TMath::Sqrt(24.);
 294
 295   return f*dtdn;
 296 }//SigCrom()
 297 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 298 Double_t AliHMPIDParam::SigGeom(Double_t trkTheta,Double_t trkPhi,Double_t thetaC, Double_t phiC,Double_t betaM)
 299 {
 300 // Analitical calculation of geometric error (due to lack of knowledge of creation point in radiator) on Cerenkov angle for a given Cerenkov photon
 301 // created by a given MIP. Formulae according to CERN-EP-2000-058
 302 // Arguments: Cerenkov and azimuthal angles for Cerenkov photon, [radians]
 303 //            dip and azimuthal angles for MIP taken at the entrance to radiator, [radians]
 304 //            MIP beta
 305 //   Returns: absolute error on Cerenkov angle, [radians]
 306
 307   Double_t phiDelta = phiC - trkPhi;
 308
 309   Double_t sint     = TMath::Sin(trkTheta);
 310   Double_t cost     = TMath::Cos(trkTheta);
 311   Double_t sinf     = TMath::Sin(trkPhi);
 312   Double_t cosfd    = TMath::Cos(phiDelta);
 313   Double_t costheta = TMath::Cos(thetaC);
 314   Double_t tantheta = TMath::Tan(thetaC);
 315
 316   Double_t alpha =cost-tantheta*cosfd*sint;                                                  // formula (11)
 317
 318   Double_t k = 1.-GetRefIdx()*GetRefIdx()+alpha*alpha/(betaM*betaM);         // formula (after 8 in the text)
 319   if (k<0) return 1e10;
 320
 321   Double_t eTr = 0.5*RadThick()*betaM*TMath::Sqrt(k)/(GapThick()*alpha);     // formula (14)
 322   Double_t lambda = 1.-sint*sint*sinf*sinf;                                                  // formula (15)
 323
 324   Double_t c1 = 1./(1.+ eTr*k/(alpha*alpha*costheta*costheta));                              // formula (13.a)
 325   Double_t c2 = betaM*TMath::Power(k,1.5)*tantheta*lambda/(GapThick()*alpha*alpha);  // formula (13.b)
 326   Double_t c3 = (1.+eTr*k*betaM*betaM)/((1+eTr)*alpha*alpha);                                // formula (13.c)
 327   Double_t c4 = TMath::Sqrt(k)*tantheta*(1-lambda)/(GapThick()*betaM);               // formula (13.d)
 328   Double_t dtdT = c1 * (c2+c3*c4);
 329   Double_t trErr = RadThick()/(TMath::Sqrt(12.)*cost);
 330
 331   return trErr*dtdT;
 332 }//SigGeom()
 333 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++