TPC/AliL1Delay.C

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