CMake: Adding missing ALI_DATE flag
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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 }