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 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++