New class AliHMPIDPid added. Now HMPID could run PID even on ESD within the same...
[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 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 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++