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