LHC/AliLhcIRegion.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
  16 /* $Id$ */
  17
  18 //
  19 // Realisation of AliLhcMonitor simulating an LHC interaction region.
  20 // The interaction region is described by the two LHC beams,
  21 // by the beta* and the crossing angle.
  22 // As a monitor it records the luminosity, average luminosity and beta*
  23 // time evolution.
  24 // Author: Andreas Morsch
  25 // andreas.morsch@cern.ch
  26 //
  27 #include "AliLhcIRegion.h"
  28 #include "AliLhcBeam.h"
  29 #include "AliLHC.h"
  30
  31 #include <TMath.h>
  32 #include <TCanvas.h>
  33 #include <TPad.h>
  34 #include <TGraph.h>
  35 #include <TMultiGraph.h>
  36 #include <TH1.h>
  37
  38 ClassImp(AliLhcIRegion)
  39
  40 AliLhcIRegion::AliLhcIRegion(AliLHC* lhc, const char* name, const char* title)
  41     :TNamed(name,title),
  42      fAccelerator(lhc),
  43      fBeam1(0),
  44      fBeam2(0),
  45      fLuminosity(0.),
  46      fLuminosity0(0.),
  47      fAverageLumi(0.),
  48      fBetaStar(0.),
  49      fBetaStar0(0.),
  50      fCrossingAngle(0.),
  51      fFrequency(0.),
  52      fLumiArray(0),
  53      fAverageLumiArray(0),
  54      fBetaStarArray(0)
  55 {
  56 // Constructor
  57 }
  58
  59 AliLhcIRegion::AliLhcIRegion(const AliLhcIRegion& region):
  60     TNamed(region), AliLhcMonitor(region),
  61     fAccelerator(0),
  62     fBeam1(0),
  63     fBeam2(0),
  64     fLuminosity(0.),
  65     fLuminosity0(0.),
  66     fAverageLumi(0.),
  67     fBetaStar(0.),
  68     fBetaStar0(0.),
  69     fCrossingAngle(0.),
  70     fFrequency(0.),
  71     fLumiArray(0),
  72     fAverageLumiArray(0),
  73     fBetaStarArray(0)
  74 {
  75 // copy constructor
  76 }
  77
  78 AliLhcIRegion::~AliLhcIRegion()
  79 {
  80 // Destructor
  81
  82   if (fLumiArray)        delete fLumiArray;
  83   if (fAverageLumiArray) delete fAverageLumiArray;
  84   if (fBetaStarArray)    delete fBetaStarArray;
  85 }
  86
  87
  88 AliLhcIRegion& AliLhcIRegion::operator=(const  AliLhcIRegion & /*rhs*/)
  89 {
  90 // Assignment operator
  91     return *this;
  92 }
  93
  94 void AliLhcIRegion::Init()
  95 {
  96   // Initialization
  97   printf("\n Initializing Interaction Region %s", GetName());
  98   printf("\n ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^");
  99   // Initial Luminosity
 100   fBeam1 = fAccelerator->Beam(0);
 101   fBeam2 = fAccelerator->Beam(1);
 102   fFrequency = 3.e10/(2.*TMath::Pi()*fAccelerator->Radius());
 103
 104   Luminosity();
 105
 106   fLuminosity0 = fLuminosity;
 107   fAverageLumi=0.;
 108   fBetaStar0   = fBetaStar;
 109   printf("\n IR Beta*                 :%10.3e cm        ", fBetaStar);
 110   printf("\n IR Initial Luminosity    :%10.3e cm^-2s^-1 ", fLuminosity);
 111 }
 112
 113 Float_t AliLhcIRegion::Luminosity()
 114 {
 115   Float_t sigma1 = TMath::Sqrt(fBeam1->Emittance()*fBetaStar);
 116   Float_t sigma2 = TMath::Sqrt(fBeam2->Emittance()*fBetaStar);
 117   fLuminosity = fFrequency *
 118     fBeam1->N()*fBeam2->N()/(2.*TMath::Pi()*(sigma1*sigma1+sigma2*sigma2));
 119   return fLuminosity;
 120 }
 121
 122 void AliLhcIRegion::Update()
 123 {
 124   Luminosity();
 125 }
 126
 127 void AliLhcIRegion::SetMonitor(Int_t n)
 128 {
 129   // Initialize monitors
 130
 131   if (fLumiArray)        delete fLumiArray;
 132   if (fAverageLumiArray) delete fAverageLumiArray;
 133   if (fBetaStarArray)    delete fBetaStarArray;
 134
 135   fLumiArray        = new Float_t[n];
 136   fAverageLumiArray = new Float_t[n];
 137   fBetaStarArray    = new Float_t[n];
 138
 139   fAverageLumiArray[0] = 0.;
 140   fNmax = n;
 141 }
 142
 143 void AliLhcIRegion::Record()
 144 {
 145   // Record some time dependent quantities
 146   //
 147   Int_t n = fAccelerator->Nt();
 148   // Luminosity
 149
 150   fLumiArray[n] = fLuminosity;
 151
 152   // Average Luminosity respecting set-up and filling time
 153   if (fAccelerator->Time() > fAccelerator->SetUpTime())
 154     fAverageLumi+=fLuminosity*fAccelerator->TimeStep();
 155
 156   fAverageLumiArray[n] = fAverageLumi/
 157     (Float_t(n+1)*fAccelerator->TimeStep()+fAccelerator->FillingTime())/
 158     fLuminosity0;
 159
 160   // Beta*
 161   fBetaStarArray[n] = fBetaStar;
 162 }
 163
 164
 165 void AliLhcIRegion::DrawPlots()
 166 {
 167   //
 168   // Draw the monitor plots
 169   //
 170   Float_t* t = fAccelerator->TimeA();
 171   //
 172   char name1[20], name2[20], hname[20];
 173   snprintf(name1,20, "c%s",GetName());
 174   snprintf(name2,20, "b%s",GetName());
 175   char title[30];
 176   snprintf(title,30, "Luminosity Lifetime for %s",GetName());
 177
 178   //
 179   snprintf(hname,20, "%s%d",name1,0);
 180   TH1 *g1 = new TH1F(hname,"Luminosity",fNmax,0,t[fNmax]);
 181   g1->SetMinimum(0);
 182   g1->SetMaximum(fLumiArray[0]*1.1);
 183   g1->SetStats(0);
 184   g1->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
 185   g1->GetYaxis()->SetTitle("L(t) (cm**-2 s**-1)");
 186   snprintf(hname,20, "%s%d",name1,1);
 187   TH1 *g2 = new TH1F(hname,"Luminosity",fNmax,0,t[fNmax]);
 188   g2->SetMinimum(0);
 189   g2->SetMaximum(1.1);
 190   g2->SetStats(0);
 191   g2->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
 192   g2->GetYaxis()->SetTitle("L(t)/L0");
 193   snprintf(hname, 20, "%s%d",name1,3);
 194
 195   TH1 *g3 = new TH1F(hname,"Average Luminosity",fNmax,0,t[fNmax]);
 196   g3->SetMinimum(0);
 197   g3->SetMaximum(1.1);
 198   g3->SetStats(0);
 199
 200   g3->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
 201   g3->GetYaxis()->SetTitle("L(t)/L0");
 202   snprintf(hname,20,"%s%d",name1,3);
 203
 204   TH1 *g4 = new TH1F(hname,"Beta*",fNmax,0,t[fNmax]);
 205   g4->SetMinimum(0);
 206   g4->SetMaximum(fBetaStarArray[0]*1.1);
 207   g4->SetStats(0);
 208   g4->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
 209   g4->GetYaxis()->SetTitle("beta* (cm)");
 210
 211   TGraph* grLumi = new TGraph(fNmax, t, fLumiArray);
 212   grLumi->SetHistogram(g1);
 213
 214   for (Int_t i=0; i<fNmax; i++) {
 215     fLumiArray[i]=fLumiArray[i]/fLuminosity0;
 216   }
 217   TGraph* grLumiN = new TGraph(fNmax, t, fLumiArray);
 218   grLumiN->SetHistogram(g2);
 219
 220   TGraph* grLumiA = new TGraph(fNmax, t, fAverageLumiArray);
 221   grLumiA->SetHistogram(g3);
 222   grLumiA->SetLineStyle(2);
 223
 224   TGraph* grLumiB = new TGraph(fNmax, t, fBetaStarArray);
 225   grLumiB->SetHistogram(g4);
 226
 227   TMultiGraph* mg = new TMultiGraph();
 228   mg->Add(grLumiN);
 229   mg->Add(grLumiA);
 230
 231
 232
 233   TCanvas *c1 = new TCanvas(name1,title, 200, 10, 700, 500);
 234
 235   c1->SetGrid();
 236   mg->Draw("AC");
 237   mg->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
 238   mg->GetYaxis()->SetTitle("L(t)/L0 and <L>/L0");
 239   mg->Draw("AC");
 240
 241   TCanvas *c2 = new TCanvas(name2,title, 200, 10, 700, 500);
 242   c2->SetGrid();
 243   grLumiB->Draw("AC");
 244
 245 }
 246
 247
 248
 249