TPC/AliL1Delay.C

   1 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   2 //                                                                         //
   3 // This is a macro which measures the time delay of L1 trigger in TPC      //
   4 //                                                                         //
   5 // It reads the ESD tracks and fills histograms with the distance          //
   6 // between the primary vertex and the Z position                           //
   7 // of the point of closest approach between the track and the beam axis.   //
   8 // The processing of forward and backward tracks is done separately.       //
   9 // The corresponding histograms are fitted with gaussian and the           //
  10 // shifts of the Z positions are extracted.                                //
  11 // The L1 time delay is taken as an average of the forward and backward    //
  12 // (with opposite sign) shifts divided by the drift velocity.              //
  13 // We assume that the ESD tracks are obtained by the TPC tracking stand    //
  14 // alone.                                                                  //
  15 // The propagation to the vertex can be done either with or without        //
  16 // TGeoManager.                                                            //
  17 //                                                                         //
  18 // Cvetan.Cheshkov@cern.ch                                                 //
  19 //                                                                         //
  20 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  21
  22 #if !defined(__CINT__) || defined(__MAKECINT__)
  23   #include <TMath.h>
  24   #include <TError.h>
  25   #include <Riostream.h>
  26   #include <TH1F.h>
  27   #include <TF1.h>
  28   #include <TTree.h>
  29   #include <TCanvas.h>
  30   #include <TFile.h>
  31   #include <TStyle.h>
  32   #include <TGeoManager.h>
  33   #include "AliRunLoader.h"
  34   #include "AliRun.h"
  35   #include "AliESD.h"
  36   #include "AliTracker.h"
  37   #include "AliTPCParam.h"
  38   #include "AliMagFMaps.h"
  39   #include "AliITStrackV2.h"
  40 #endif
  41
  42 Int_t CorrectForDeadZoneMaterial(AliITStrackV2 *t);
  43 Bool_t PropagateToVertex(AliESDtrack *track, Float_t *vtxXYZ);
  44 Bool_t PropagateToVertexG(AliESDtrack *track, Float_t *vtxXYZ);
  45
  46 void AliL1Delay(const Char_t *esdfilename = "./AliESDs.root", const Char_t *galicefilename = "./galice.root", Bool_t withTGeo = kFALSE, const Char_t *geomfilename = "./geometry.root")
  47 {
  48   const Int_t kMinNClusters = 0;
  49   const Double_t kPtMin = 0.5;
  50   const Double_t kMaxImpact = 0.3;
  51   const Double_t kDeltaZRes = 0.3;
  52   const Double_t kZRange = 20.;
  53
  54   // Book histograms
  55   Int_t NBins = (Int_t)(2.*kZRange/(0.5*kDeltaZRes));
  56   TH1F *hDeltaZForward = new TH1F("hDeltaZForward","Longitudinal distance to the vertex (forward tracks)",NBins,-kZRange,kZRange);
  57   TH1F *hDeltaZBackward = new TH1F("hDeltaZBackward","Longitudinal distance to the vertex (backward tracks)",NBins,-kZRange,kZRange);
  58   TH1F *hTrImpact = new TH1F("hTrImpact","Transverse impact parameter (all tracks)",100,0,30.*kMaxImpact);
  59
  60   // Open RunLoader
  61   AliRunLoader *rl = AliRunLoader::Open(galicefilename);
  62   if (!rl) {
  63     ::Error("AliL1Delay.C","Can't start session !");
  64     return;
  65   }
  66   rl->LoadgAlice();
  67   gAlice = rl->GetAliRun();
  68
  69   // Set magnetic field
  70   AliMagF* field = gAlice->Field();
  71   AliTracker::SetFieldMap(field,kTRUE);
  72   AliExternalTrackParam::SetFieldMap(field);
  73   AliExternalTrackParam::SetNonuniformFieldTracking();
  74   const Float_t sfield = field->SolenoidField();
  75
  76   // GetGeo manager
  77   if(withTGeo)
  78     {
  79       TFile *geoFile = TFile::Open(geomfilename);
  80       if (!geoFile || !geoFile->IsOpen()) {
  81         ::Error("AliL1Delay.C","Can't open %s !",geomfilename);
  82         return;
  83       }
  84       gGeoManager = (TGeoManager *)geoFile->Get("Geo");
  85       if(!gGeoManager) {
  86         ::Error("AliL1Delay.C","Can't find TGeoManager !");
  87         return;
  88       }
  89     }
  90
  91   // Get X positions of the pad-rows
  92   TDirectory* saveDir = gDirectory;
  93   rl->CdGAFile();
  94   AliTPCParam* param = (AliTPCParam*) gDirectory->Get("75x40_100x60_150x60");
  95   if (!param) {
  96     ::Error("AliL1Delay.C","No TPC parameters found !");
  97     return;
  98   }
  99   Int_t nRowLow = param->GetNRowLow();
 100   Int_t nRowUp = param->GetNRowUp();
 101   Float_t xRow[159];
 102   for (Int_t i=0;i<nRowLow;i++){
 103     xRow[i] = param->GetPadRowRadiiLow(i);
 104   }
 105   for (Int_t i=0;i<nRowUp;i++){
 106     xRow[i+nRowLow] = param->GetPadRowRadiiUp(i);
 107   }
 108   saveDir->cd();
 109
 110   // Open file with ESDs
 111   TFile *esdFile = TFile::Open(esdfilename);
 112   if (!esdFile || !esdFile->IsOpen()) {
 113     ::Error("AliL1Delay.C","Can't open %s !",esdfilename);
 114     return;
 115   }
 116   AliESD* event = new AliESD;
 117   TTree* esdTree = (TTree*) esdFile->Get("esdTree");
 118   if (!esdTree) {
 119     ::Error("AliL1Delay.C","No ESD tree found !");
 120     return;
 121   }
 122   esdTree->SetBranchAddress("ESD", &event);
 123
 124   // Init PID
 125   AliPID pid;
 126
 127   Int_t nEvent = esdTree->GetEntries();
 128
 129   // Loop over events
 130   for(Int_t iEvent = 0; iEvent<nEvent; iEvent++)
 131     {
 132       esdTree->GetEvent(iEvent);
 133       const AliESDVertex *esdVtx = event->GetVertex();
 134       Double_t zVtx = esdVtx->GetZv();
 135       if(zVtx == 0.) continue; // Vertex is not found. Skip the event.
 136       Int_t nTrk=event->GetNumberOfTracks();
 137
 138       ::Info("AliL1Delay.C","Event %d : Z vertex = %f  |  Number of tracks = %d",iEvent,zVtx,nTrk);
 139
 140       for(Int_t iTrk=0; iTrk<nTrk; iTrk++)
 141         {
 142           AliESDtrack *track = event->GetTrack(iTrk);
 143           if(!track) continue;
 144
 145           // Track selection
 146           if((track->GetStatus()&AliESDtrack::kTPCrefit)==0) continue;
 147           if(track->GetTPCclusters((Int_t)0x0)<(kMinNClusters*3)) continue;
 148           if(track->GetP()<kPtMin) continue;
 149
 150           Int_t firstRow = (Int_t)(track->GetTPCPoints(0)+0.5);
 151           Int_t lastRow = (Int_t)(track->GetTPCPoints(2)+0.5);
 152           Double_t firstXYZ[3];
 153           Double_t lastXYZ[3];
 154           track->GetXYZAt(xRow[firstRow], sfield, firstXYZ);
 155           track->GetXYZAt(xRow[lastRow], sfield, lastXYZ);
 156
 157           // Select if the track is forward or backward one
 158           Bool_t IsForward;
 159           if(firstXYZ[2] > 0 && lastXYZ[2] > 0)
 160             IsForward = kTRUE;
 161           else if(firstXYZ[2] < 0 && lastXYZ[2] < 0)
 162             IsForward = kFALSE;
 163           else
 164             continue;
 165
 166           // Propagate the track to the vertex
 167           Float_t vtxXYZ[3];
 168           if(withTGeo) {
 169             if(PropagateToVertexG(track,vtxXYZ) == 0) continue;
 170           }
 171           else {
 172             if(PropagateToVertex(track,vtxXYZ) == 0) continue;
 173           }
 174
 175           // Get the position at point of closest approach to the vertex
 176           Float_t impact = TMath::Sqrt(vtxXYZ[0]*vtxXYZ[0]+vtxXYZ[1]*vtxXYZ[1]);
 177           hTrImpact->Fill(impact);
 178           // Select primary tracks
 179           if(impact > kMaxImpact) continue;
 180
 181           if (IsForward)
 182             hDeltaZForward->Fill(vtxXYZ[2]-zVtx);
 183           else
 184             hDeltaZBackward->Fill(vtxXYZ[2]-zVtx);
 185         }
 186     }
 187
 188   //  delete event;
 189   //  esdFile->Close();
 190
 191   // Check track propagation
 192   TF1 *fexpo = new TF1("fexpo","expo");
 193   hTrImpact->Fit("fexpo","E");
 194   Double_t slope = fexpo->GetParameter(1);
 195   if(slope > 3.*kMaxImpact)
 196     ::Warning("AliL1Delay.C","The transverse impact parameter distribution is too broad: %f +- %f",slope,fexpo->GetParError(1));
 197   delete fexpo;
 198
 199   // Fit histograms and extract L1 time delay
 200   Double_t shifts[2],shifterrs2[2];
 201   {
 202     Double_t params[3];
 203     params[0] = hDeltaZForward->GetMaximumBin();
 204     params[1] = hDeltaZForward->GetBinCenter(hDeltaZForward->GetMaximumBin());
 205     params[2] = kDeltaZRes;
 206     TF1 *fgaus = new TF1("fgaus","gaus");
 207     fgaus->SetParameters(params);
 208     hDeltaZForward->Fit("fgaus","E");
 209     shifts[0] = fgaus->GetParameter(1);
 210     shifterrs2[0] = fgaus->GetParError(1)*fgaus->GetParError(1);
 211     delete fgaus;
 212   }
 213   {
 214     Double_t params[3];
 215     params[0] = hDeltaZBackward->GetMaximumBin();
 216     params[1] = hDeltaZBackward->GetBinCenter(hDeltaZBackward->GetMaximumBin());
 217     params[2] = kDeltaZRes;
 218     TF1 *fgaus = new TF1("fgaus","gaus");
 219     fgaus->SetParameters(params);
 220     hDeltaZBackward->Fit("fgaus","E");
 221     shifts[1] = -fgaus->GetParameter(1);
 222     shifterrs2[1] = fgaus->GetParError(1)*fgaus->GetParError(1);
 223     delete fgaus;
 224   }
 225
 226   // Check the consistency of the two time delays
 227   if(TMath::Abs(shifts[0]-shifts[1])>3.*TMath::Sqrt(shifterrs2[0]+shifterrs2[1]))
 228     ::Warning("AliL1Delay.C","The extracted delays are more than 3 sigma away from each other: %f %f",shifts[0],shifts[1]);
 229
 230   // Calculated the overall time delay
 231   Double_t shifterr = 1./TMath::Sqrt(1./shifterrs2[0]+1./shifterrs2[1]);
 232   Double_t shift = (shifts[0]/shifterrs2[0]+shifts[1]/shifterrs2[1])*shifterr*shifterr;
 233
 234   ::Info("AliL1Delay.C","");
 235   ::Info("AliL1Delay.C","=====================================================");
 236   ::Info("AliL1Delay.C","The measured L1 delay is (%f +- %f) cm",shift,shifterr);
 237   ::Info("AliL1Delay.C","The measured L1 delay is (%f +- %f) ns",shift*1.e9/param->GetDriftV(),shifterr*1.e9/param->GetDriftV());
 238   ::Info("AliL1Delay.C","=====================================================");
 239
 240   delete event;
 241   esdFile->Close();
 242
 243   gStyle->SetOptFit(1);
 244
 245   TCanvas *c1 = new TCanvas("c1","",0,0,700,850);
 246
 247   TPad *p1 = new TPad("p1","",0,0,1,0.5); p1->Draw();
 248   p1->cd(); p1->SetFillColor(42); p1->SetFrameFillColor(10);
 249   p1->SetLogy(1);
 250   hTrImpact->SetFillColor(4);  hTrImpact->SetXTitle("(cm)");
 251   hTrImpact->SetStats(kTRUE); hTrImpact->Draw(); c1->cd();
 252
 253   TPad *p2 = new TPad("p2","",0,0.5,0.5,1); p2->Draw();
 254   p2->cd(); p2->SetFillColor(42); p2->SetFrameFillColor(10);
 255   hDeltaZForward->SetFillColor(4);  hDeltaZForward->SetXTitle("(cm)");
 256   hDeltaZForward->SetStats(kTRUE); hDeltaZForward->Draw(); c1->cd();
 257
 258   TPad *p3 = new TPad("p3","",0.5,0.5,1,1); p3->Draw();
 259   p3->cd(); p3->SetFillColor(42); p3->SetFrameFillColor(10);
 260   hDeltaZBackward->SetFillColor(4);  hDeltaZBackward->SetXTitle("(cm)");
 261   hDeltaZBackward->SetStats(kTRUE); hDeltaZBackward->Draw(); c1->cd();
 262
 263   TFile f("AliL1Delay.root","RECREATE");
 264   c1->Write();
 265   f.Close();
 266
 267   delete rl;
 268 }
 269
 270 Int_t CorrectForDeadZoneMaterial(AliITStrackV2 *t) {
 271   //--------------------------------------------------------------------
 272   // Correction for the material between the TPC and the ITS
 273   // (should it belong to the TPC code ?)
 274   //--------------------------------------------------------------------
 275   Double_t riw=80., diw=0.0053, x0iw=30; // TPC inner wall ?
 276   Double_t rcd=61., dcd=0.0053, x0cd=30; // TPC "central drum" ?
 277   Double_t yr=12.8, dr=0.03; // rods ?
 278   Double_t zm=0.2, dm=0.40;  // membrane
 279   //Double_t rr=52., dr=0.19, x0r=24., yyr=7.77; //rails
 280   Double_t rs=50., ds=0.001; // something belonging to the ITS (screen ?)
 281
 282   if (t->GetX() > riw) {
 283      if (!t->PropagateTo(riw,diw,x0iw)) return 1;
 284      if (TMath::Abs(t->GetY())>yr) t->CorrectForMaterial(dr);
 285      if (TMath::Abs(t->GetZ())<zm) t->CorrectForMaterial(dm);
 286      if (!t->PropagateTo(rcd,dcd,x0cd)) return 1;
 287      //Double_t x,y,z; t->GetGlobalXYZat(rr,x,y,z);
 288      //if (TMath::Abs(y)<yyr) t->PropagateTo(rr,dr,x0r);
 289      if (!t->PropagateTo(rs,ds)) return 1;
 290   } else if (t->GetX() < rs) {
 291      if (!t->PropagateTo(rs,-ds)) return 1;
 292      //Double_t x,y,z; t->GetGlobalXYZat(rr,x,y,z);
 293      //if (TMath::Abs(y)<yyr) t->PropagateTo(rr,-dr,x0r);
 294      if (!t->PropagateTo(rcd,-dcd,x0cd)) return 1;
 295      if (!t->PropagateTo(riw+0.001,-diw,x0iw)) return 1;
 296   } else {
 297   ::Error("CorrectForDeadZoneMaterial","track is already in the dead zone !");
 298     return 1;
 299   }
 300
 301   return 0;
 302 }
 303
 304 Bool_t PropagateToVertex(AliESDtrack *track, Float_t *vtxXYZ)
 305 {
 306   // Make an ITS track and propagate it to the vertex
 307   AliITStrackV2 itstrack(*track);
 308   if (CorrectForDeadZoneMaterial(&itstrack) != 0) return 0;
 309   if (!itstrack.PropagateTo(3.,0.0028,65.19)) return 0;
 310   if (!itstrack.PropagateToVertex()) return 0;
 311
 312   itstrack.GetXYZ(vtxXYZ);
 313
 314   return 1;
 315 }
 316
 317 Bool_t PropagateToVertexG(AliESDtrack *track, Float_t *vtxXYZ)
 318 {
 319   // Make an ITS track and propagate it to the vertex using TGeoManager
 320   AliITStrackV2 itstrack(*track);
 321   AliExternalTrackParam etrack(itstrack);
 322   Double_t r = 3.;
 323   Double_t xyz0[3],xyz1[3],y,z;
 324   Double_t param[7];
 325   Double_t step = 2.;
 326   for (Double_t x = etrack.X()-step; x > r; x -= step) {
 327     etrack.GetGlobalXYZ(xyz0[0],xyz0[1],xyz0[2]);
 328     Double_t alpha = TMath::ATan2(xyz0[1],xyz0[0]);
 329     etrack.RotateTo(alpha);
 330     etrack.GetGlobalXYZ(xyz0[0],xyz0[1],xyz0[2]);
 331     if (!etrack.GetProlongationAt(x,y,z)) return 0;
 332     xyz1[0] = x*TMath::Cos(alpha)-y*TMath::Sin(alpha);
 333     xyz1[1] = x*TMath::Sin(alpha)+y*TMath::Cos(alpha);
 334     xyz1[2] = z;
 335     AliKalmanTrack::MeanMaterialBudget(xyz0,xyz1,param);
 336     if (!etrack.PropagateTo(x,param[1],param[0])) return 0;
 337   }
 338   etrack.PropagateTo(r,1,0);
 339   if (!etrack.PropagateToDCA(0,0,param[1],0)) return 0;
 340
 341   etrack.GetXYZ(vtxXYZ);
 342
 343   return 1;
 344 }