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