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 "AliCDBManager.h"  //ctor
  21 #include "AliCDBEntry.h"    //ctor
  22 #include <TLatex.h>         //TestTrans()
  23 #include <TView.h>          //TestTrans()
  24 #include <TPolyMarker3D.h>  //TestTrans()
  25 #include <TRotation.h>
  26 #include <TParticle.h>      //Stack()
  27 #include <TGeoPhysicalNode.h> //ctor
  28 #include <TGeoBBox.h>
  29 #include <TF1.h>                 //ctor
  30
  31 ClassImp(AliHMPIDParam)
  32
  33
  34 // Mathieson constant definition
  35 const Double_t AliHMPIDParam::fgkD     = 0.222500;  // ANODE-CATHODE distance 0.445/2
  36 //                                                                                          K3 = 0.66 along the wires (anode-cathode/wire pitch=0.5625)
  37 const Double_t AliHMPIDParam::fgkSqrtK3x = TMath::Sqrt(0.66);
  38 const Double_t AliHMPIDParam::fgkK2x     = TMath::PiOver2()*(1 - 0.5*fgkSqrtK3x);
  39 const Double_t AliHMPIDParam::fgkK1x     = 0.25*fgkK2x*fgkSqrtK3x/TMath::ATan(fgkSqrtK3x);
  40 const Double_t AliHMPIDParam::fgkK4x     = fgkK1x/(fgkK2x*fgkSqrtK3x);
  41 //                                                                                          K3 = 0.87 along the wires (anode-cathode/wire pitch=0.5625)
  42 const Double_t AliHMPIDParam::fgkSqrtK3y = TMath::Sqrt(0.87);
  43 const Double_t AliHMPIDParam::fgkK2y     = TMath::PiOver2()*(1 - 0.5*fgkSqrtK3y);
  44 const Double_t AliHMPIDParam::fgkK1y     = 0.25*fgkK2y*fgkSqrtK3y/TMath::ATan(fgkSqrtK3y);
  45 const Double_t AliHMPIDParam::fgkK4y     = fgkK1y/(fgkK2y*fgkSqrtK3y);
  46 //
  47
  48
  49 Float_t AliHMPIDParam::fgkMinPcX[]={0.,0.,0.,0.,0.,0.};
  50 Float_t AliHMPIDParam::fgkMaxPcX[]={0.,0.,0.,0.,0.,0.};
  51 Float_t AliHMPIDParam::fgkMinPcY[]={0.,0.,0.,0.,0.,0.};
  52 Float_t AliHMPIDParam::fgkMaxPcY[]={0.,0.,0.,0.,0.,0.};
  53
  54 Bool_t AliHMPIDParam::fgMapPad[160][144][7];
  55
  56 Float_t AliHMPIDParam::fgCellX=0.;
  57 Float_t AliHMPIDParam::fgCellY=0.;
  58
  59 Float_t AliHMPIDParam::fgPcX=0;
  60 Float_t AliHMPIDParam::fgPcY=0;
  61
  62 Float_t AliHMPIDParam::fgAllX=0;
  63 Float_t AliHMPIDParam::fgAllY=0;
  64
  65 Bool_t AliHMPIDParam::fgInstanceType=kTRUE;
  66
  67 AliHMPIDParam* AliHMPIDParam::fgInstance=0x0;        //singleton pointer
  68
  69 Int_t AliHMPIDParam::fgSigmas=4;
  70
  71 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
  72 AliHMPIDParam::AliHMPIDParam(Bool_t noGeo=kFALSE):
  73   TNamed("HmpidParam","default version"),
  74   fX(0), fY(0), fRefIdx(1.28947),fPhotEMean(6.675),fTemp(25)                          //just set a refractive index for C6F14 at ephot=6.675 eV @ T=25 C
  75 {
  76 // Here all the intitializition is taken place when AliHMPIDParam::Instance() is invoked for the first time.
  77 // In particular, matrices to be used for LORS<->MARS trasnformations are initialized from TGeo structure.
  78 // Note that TGeoManager should be already initialized from geometry.root file
  79
  80   AliCDBManager *pCDB = AliCDBManager::Instance();
  81   if(!pCDB) {
  82      AliWarning("No Nmean C6F14 from OCDB. Default is taken from ctor.");
  83   } else {
  84     AliCDBEntry *pNmeanEnt =pCDB->Get("HMPID/Calib/Nmean"); //contains TObjArray of 42 TF1 + 1 EPhotMean
  85     if(!pNmeanEnt) {
  86       AliWarning("No Nmean C6F14 from OCDB. Default is taken from ctor.");
  87     } else {
  88       TObjArray *pNmean = (TObjArray*)pNmeanEnt->GetObject();
  89       if(pNmean->GetEntries()==43) {                                               //for backward compatibility
  90         Double_t tmin,tmax;
  91         ((TF1*)pNmean->At(42))->GetRange(tmin,tmax);
  92         fPhotEMean = ((TF1*)pNmean->At(42))->Eval(tmin);                          //photon eMean from OCDB
  93         AliInfo(Form("EPhotMean = %f eV successfully loaded from OCDB",fPhotEMean));
  94       } else {
  95         AliWarning("For backward compatibility EPhotMean is taken from ctor.");
  96       }
  97     }
  98   }
  99
 100   fRefIdx = MeanIdxRad(); //initialization of the running ref. index of freon
 101
 102   Float_t dead=2.6;// cm of the dead zones between PCs-> See 2CRC2099P1
 103
 104
 105   if(noGeo==kTRUE) fgInstanceType=kFALSE;                                                   //instance from ideal geometry, no actual geom is present
 106
 107   if(noGeo==kFALSE && !gGeoManager)
 108   {
 109     TGeoManager::Import("geometry.root");
 110     if(!gGeoManager) AliFatal("!!!!!!No geometry loaded!!!!!!!");
 111   }
 112
 113   fgCellX=0.8;fgCellY=0.84;
 114
 115   if(!noGeo==kTRUE){
 116     TGeoVolume *pCellVol = gGeoManager->GetVolume("Hcel");
 117     if(pCellVol) {
 118       TGeoBBox *bcell = (TGeoBBox *)pCellVol->GetShape();
 119       fgCellX=2.*bcell->GetDX(); fgCellY = 2.*bcell->GetDY();  // overwrite the values with the read ones
 120     }
 121   }
 122   fgPcX=80.*fgCellX; fgPcY = 48.*fgCellY;
 123   fgAllX=2.*fgPcX+dead;
 124   fgAllY=3.*fgPcY+2.*dead;
 125
 126   fgkMinPcX[1]=fgPcX+dead; fgkMinPcX[3]=fgkMinPcX[1];  fgkMinPcX[5]=fgkMinPcX[3];
 127   fgkMaxPcX[0]=fgPcX; fgkMaxPcX[2]=fgkMaxPcX[0];  fgkMaxPcX[4]=fgkMaxPcX[2];
 128   fgkMaxPcX[1]=fgAllX; fgkMaxPcX[3]=fgkMaxPcX[1];  fgkMaxPcX[5]=fgkMaxPcX[3];
 129
 130   fgkMinPcY[2]=fgPcY+dead; fgkMinPcY[3]=fgkMinPcY[2];
 131   fgkMinPcY[4]=2.*fgPcY+2.*dead; fgkMinPcY[5]=fgkMinPcY[4];
 132   fgkMaxPcY[0]=fgPcY; fgkMaxPcY[1]=fgkMaxPcY[0];
 133   fgkMaxPcY[2]=2.*fgPcY+dead; fgkMaxPcY[3]=fgkMaxPcY[2];
 134   fgkMaxPcY[4]=fgAllY; fgkMaxPcY[5]=fgkMaxPcY[4];
 135
 136   fX=0.5*SizeAllX();
 137   fY=0.5*SizeAllY();
 138
 139
 140   for(Int_t ich=kMinCh;ich<=kMaxCh;ich++) {
 141     for(Int_t padx=0;padx<160;padx++) {
 142        for(Int_t pady=0;pady<144;pady++) {
 143          fgMapPad[padx][pady][ich] = kTRUE;             //init all the pads are active at the beginning....
 144        }
 145      }
 146    }
 147
 148
 149   for(Int_t i=kMinCh;i<=kMaxCh;i++)
 150     if(gGeoManager && gGeoManager->IsClosed()) {
 151       TGeoPNEntry* pne = gGeoManager->GetAlignableEntry(Form("/HMPID/Chamber%i",i));
 152       if (!pne) {
 153         AliErrorClass(Form("The symbolic volume %s does not correspond to any physical entry!",Form("HMPID_%i",i)));
 154         fM[i]=new TGeoHMatrix;
 155         IdealPosition(i,fM[i]);
 156       } else {
 157         TGeoPhysicalNode *pnode = pne->GetPhysicalNode();
 158         if(pnode) fM[i]=new TGeoHMatrix(*(pnode->GetMatrix()));
 159         else {
 160           fM[i]=new TGeoHMatrix;
 161           IdealPosition(i,fM[i]);
 162         }
 163       }
 164     } else{
 165       fM[i]=new TGeoHMatrix;
 166       IdealPosition(i,fM[i]);
 167     }
 168   fgInstance=this;
 169 }//ctor
 170 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 171 void AliHMPIDParam::Print(Option_t* opt) const
 172 {
 173 // print some usefull (hopefully) info on some internal guts of HMPID parametrisation
 174
 175   for(Int_t i=0;i<7;i++) fM[i]->Print(opt);
 176 }//Print()
 177 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 178 void AliHMPIDParam::IdealPosition(Int_t iCh, TGeoHMatrix *pMatrix)
 179 {
 180 // Construct ideal position matrix for a given chamber
 181 // Arguments: iCh- chamber ID; pMatrix- pointer to precreated unity matrix where to store the results
 182 //   Returns: none
 183   const Double_t kAngHor=19.5;        //  horizontal angle between chambers  19.5 grad
 184   const Double_t kAngVer=20;          //  vertical angle between chambers    20   grad
 185   const Double_t kAngCom=30;          //  common HMPID rotation with respect to x axis  30   grad
 186   const Double_t kTrans[3]={490,0,0}; //  center of the chamber is on window-gap surface
 187   pMatrix->RotateY(90);               //  rotate around y since initial position is in XY plane -> now in YZ plane
 188   pMatrix->SetTranslation(kTrans);    //  now plane in YZ is shifted along x
 189   switch(iCh){
 190     case 0:                pMatrix->RotateY(kAngHor);  pMatrix->RotateZ(-kAngVer);  break; //right and down
 191     case 1:                                            pMatrix->RotateZ(-kAngVer);  break; //down
 192     case 2:                pMatrix->RotateY(kAngHor);                               break; //right
 193     case 3:                                                                         break; //no rotation
 194     case 4:                pMatrix->RotateY(-kAngHor);                              break; //left
 195     case 5:                                            pMatrix->RotateZ(kAngVer);   break; //up
 196     case 6:                pMatrix->RotateY(-kAngHor); pMatrix->RotateZ(kAngVer);   break; //left and up
 197   }
 198   pMatrix->RotateZ(kAngCom);     //apply common rotation  in XY plane
 199
 200 }
 201 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 202 Int_t AliHMPIDParam::Stack(Int_t evt,Int_t tid)
 203 {
 204 // Prints some useful info from stack
 205 // Arguments: evt - event number. if not -1 print info only for that event
 206 //            tid - track id. if not -1 then print it and all it's mothers if any
 207 //   Returns: mother tid of the given tid if any
 208   AliRunLoader *pAL=AliRunLoader::Open();
 209   if(pAL->LoadHeader()) return -1;
 210   if(pAL->LoadKinematics()) return -1;
 211
 212   Int_t mtid=-1;
 213   Int_t iNevt=pAL->GetNumberOfEvents();
 214
 215   for(Int_t iEvt=0;iEvt<iNevt;iEvt++){//events loop
 216     if(evt!=-1 && evt!=iEvt) continue; //in case one needs to print the requested event, ignore all others
 217     pAL->GetEvent(iEvt);
 218     AliStack *pStack=pAL->Stack();
 219     if(tid==-1){                        //print all tids for this event
 220       for(Int_t i=0;i<pStack->GetNtrack();i++) pStack->Particle(i)->Print();
 221           Printf("totally %i tracks including %i primaries for event %i out of %i event(s)",
 222           pStack->GetNtrack(),pStack->GetNprimary(),iEvt,iNevt);
 223     }else{                              //print only this tid and it;s mothers
 224       if(tid<0 || tid>pStack->GetNtrack()) {Printf("Wrong tid, valid tid range for event %i is 0-%i",iEvt,pStack->GetNtrack());break;}
 225       TParticle *pTrack=pStack->Particle(tid); mtid=pTrack->GetFirstMother();
 226       TString str=pTrack->GetName();
 227       while((tid=pTrack->GetFirstMother()) >= 0){
 228         pTrack=pStack->Particle(tid);
 229         str+=" from ";str+=pTrack->GetName();
 230       }
 231     }//if(tid==-1)
 232   }//events loop
 233   pAL->UnloadHeader();  pAL->UnloadKinematics();
 234   return mtid;
 235 }
 236 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 237 Int_t AliHMPIDParam::StackCount(Int_t pid,Int_t evt)
 238 {
 239 // Counts total number of particles of given sort (including secondary) for a given event
 240   AliRunLoader *pAL=AliRunLoader::Open();
 241   pAL->GetEvent(evt);
 242   if(pAL->LoadHeader()) return 0;
 243   if(pAL->LoadKinematics()) return 0;
 244   AliStack *pStack=pAL->Stack();
 245
 246   Int_t iCnt=0;
 247   for(Int_t i=0;i<pStack->GetNtrack();i++) if(pStack->Particle(i)->GetPdgCode()==pid) iCnt++;
 248
 249   pAL->UnloadHeader();  pAL->UnloadKinematics();
 250   return iCnt;
 251 }
 252 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 253 Double_t AliHMPIDParam::Sigma2(Double_t trkTheta,Double_t trkPhi,Double_t ckovTh, Double_t ckovPh)
 254 {
 255 // Analithical calculation of total error (as a sum of localization, geometrical and chromatic errors) 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   TVector3 v(-999,-999,-999);
 263   Double_t trkBeta = 1./(TMath::Cos(ckovTh)*GetRefIdx());
 264
 265   if(trkBeta > 1) trkBeta = 1;                 //protection against bad measured thetaCer
 266   if(trkBeta < 0) trkBeta = 0.0001;            //
 267
 268   v.SetX(SigLoc (trkTheta,trkPhi,ckovTh,ckovPh,trkBeta));
 269   v.SetY(SigGeom(trkTheta,trkPhi,ckovTh,ckovPh,trkBeta));
 270   v.SetZ(SigCrom(trkTheta,trkPhi,ckovTh,ckovPh,trkBeta));
 271
 272   return v.Mag2();
 273 }
 274 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 275 Double_t AliHMPIDParam::SigLoc(Double_t trkTheta,Double_t trkPhi,Double_t thetaC, Double_t phiC,Double_t betaM)
 276 {
 277 // Analitical calculation of localization error (due to finite segmentation of PC) on Cerenkov angle for a given Cerenkov photon
 278 // created by a given MIP. Fromulae according to CERN-EP-2000-058
 279 // Arguments: Cerenkov and azimuthal angles for Cerenkov photon, [radians]
 280 //            dip and azimuthal angles for MIP taken at the entrance to radiator, [radians]
 281 //            MIP beta
 282 //   Returns: absolute error on Cerenkov angle, [radians]
 283
 284   Double_t phiDelta = phiC - trkPhi;
 285
 286   Double_t sint     = TMath::Sin(trkTheta);
 287   Double_t cost     = TMath::Cos(trkTheta);
 288   Double_t sinf     = TMath::Sin(trkPhi);
 289   Double_t cosf     = TMath::Cos(trkPhi);
 290   Double_t sinfd    = TMath::Sin(phiDelta);
 291   Double_t cosfd    = TMath::Cos(phiDelta);
 292   Double_t tantheta = TMath::Tan(thetaC);
 293
 294   Double_t alpha =cost-tantheta*cosfd*sint;                                                 // formula (11)
 295   Double_t k = 1.-GetRefIdx()*GetRefIdx()+alpha*alpha/(betaM*betaM);        // formula (after 8 in the text)
 296   if (k<0) return 1e10;
 297   Double_t mu =sint*sinf+tantheta*(cost*cosfd*sinf+sinfd*cosf);                             // formula (10)
 298   Double_t e  =sint*cosf+tantheta*(cost*cosfd*cosf-sinfd*sinf);                             // formula (9)
 299
 300   Double_t kk = betaM*TMath::Sqrt(k)/(GapThick()*alpha);                            // formula (6) and (7)
 301   Double_t dtdxc = kk*(k*(cosfd*cosf-cost*sinfd*sinf)-(alpha*mu/(betaM*betaM))*sint*sinfd); // formula (6)
 302   Double_t dtdyc = kk*(k*(cosfd*sinf+cost*sinfd*cosf)+(alpha* e/(betaM*betaM))*sint*sinfd); // formula (7)            pag.4
 303
 304   Double_t errX = 0.2,errY=0.25;                                                            //end of page 7
 305   return  TMath::Sqrt(errX*errX*dtdxc*dtdxc + errY*errY*dtdyc*dtdyc);
 306 }
 307 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 308 Double_t AliHMPIDParam::SigCrom(Double_t trkTheta,Double_t trkPhi,Double_t thetaC, Double_t phiC,Double_t betaM)
 309 {
 310 // Analitical calculation of chromatic error (due to lack of knowledge of Cerenkov photon energy) on Cerenkov angle for a given Cerenkov photon
 311 // created by a given MIP. Fromulae according to CERN-EP-2000-058
 312 // Arguments: Cerenkov and azimuthal angles for Cerenkov photon, [radians]
 313 //            dip and azimuthal angles for MIP taken at the entrance to radiator, [radians]
 314 //            MIP beta
 315 //   Returns: absolute error on Cerenkov angle, [radians]
 316
 317   Double_t phiDelta = phiC - trkPhi;
 318
 319   Double_t sint     = TMath::Sin(trkTheta);
 320   Double_t cost     = TMath::Cos(trkTheta);
 321   Double_t cosfd    = TMath::Cos(phiDelta);
 322   Double_t tantheta = TMath::Tan(thetaC);
 323
 324   Double_t alpha =cost-tantheta*cosfd*sint;                                                 // formula (11)
 325   Double_t dtdn = cost*GetRefIdx()*betaM*betaM/(alpha*tantheta);                    // formula (12)
 326
 327 //  Double_t f = 0.00928*(7.75-5.635)/TMath::Sqrt(12.);
 328   Double_t f = 0.0172*(7.75-5.635)/TMath::Sqrt(24.);
 329
 330   return f*dtdn;
 331 }//SigCrom()
 332 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 333 Double_t AliHMPIDParam::SigGeom(Double_t trkTheta,Double_t trkPhi,Double_t thetaC, Double_t phiC,Double_t betaM)
 334 {
 335 // Analitical calculation of geometric error (due to lack of knowledge of creation point in radiator) on Cerenkov angle for a given Cerenkov photon
 336 // created by a given MIP. Formulae according to CERN-EP-2000-058
 337 // Arguments: Cerenkov and azimuthal angles for Cerenkov photon, [radians]
 338 //            dip and azimuthal angles for MIP taken at the entrance to radiator, [radians]
 339 //            MIP beta
 340 //   Returns: absolute error on Cerenkov angle, [radians]
 341
 342   Double_t phiDelta = phiC - trkPhi;
 343
 344   Double_t sint     = TMath::Sin(trkTheta);
 345   Double_t cost     = TMath::Cos(trkTheta);
 346   Double_t sinf     = TMath::Sin(trkPhi);
 347   Double_t cosfd    = TMath::Cos(phiDelta);
 348   Double_t costheta = TMath::Cos(thetaC);
 349   Double_t tantheta = TMath::Tan(thetaC);
 350
 351   Double_t alpha =cost-tantheta*cosfd*sint;                                                  // formula (11)
 352
 353   Double_t k = 1.-GetRefIdx()*GetRefIdx()+alpha*alpha/(betaM*betaM);         // formula (after 8 in the text)
 354   if (k<0) return 1e10;
 355
 356   Double_t eTr = 0.5*RadThick()*betaM*TMath::Sqrt(k)/(GapThick()*alpha);     // formula (14)
 357   Double_t lambda = (1.-sint*sinf)*(1.+sint*sinf);                                                  // formula (15)
 358
 359   Double_t c1 = 1./(1.+ eTr*k/(alpha*alpha*costheta*costheta));                              // formula (13.a)
 360   Double_t c2 = betaM*TMath::Power(k,1.5)*tantheta*lambda/(GapThick()*alpha*alpha);  // formula (13.b)
 361   Double_t c3 = (1.+eTr*k*betaM*betaM)/((1+eTr)*alpha*alpha);                                // formula (13.c)
 362   Double_t c4 = TMath::Sqrt(k)*tantheta*(1-lambda)/(GapThick()*betaM);               // formula (13.d)
 363   Double_t dtdT = c1 * (c2+c3*c4);
 364   Double_t trErr = RadThick()/(TMath::Sqrt(12.)*cost);
 365
 366   return trErr*dtdT;
 367 }//SigGeom()
 368 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++