TPC/AliL1Delay.C

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