TPC/AliTPCGGVoltError.cxx

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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
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  16 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  17 //                                                                        //
  18 // AliTPCGGVoltError class                                                //
  19 // The class calculates the electric field and space point distortions    //
  20 // due a Gating Grid (GG) Error voltage. It uses the exact calculation    //
  21 // technique based on bessel functions. (original code from STAR)         //
  22 // The class allows "effective Omega Tau" corrections.                    //
  23 //                                                                        //
  24 // date: 27/04/2010                                                       //
  25 // Authors: Jim Thomas, Stefan Rossegger, Magnus Mager                    //
  26 //                                                                        //
  27 // Example usage:                                                         //
  28 //  AliTPCGGVoltError GGerror;                                            //
  29 //  GGerror.SetOmegaTauT1T2(0.32,1.,1.); // values ideally from OCDB      //
  30 //  GGerror.SetDeltaVGGA(50.);           // voltage offset A-side         //
  31 //  GGerror.SetDeltaVGGC(50.);           // voltage offset C-side         //
  32 //  GGerror.InitGGVoltErrorDistortion(); // initialization of the look up //
  33 //  // plot dRPhi distortions ...                                         //
  34 //  GGerror.CreateHistoDRPhiinZR(1.,100,100)->Draw("surf2");              //
  35 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  36
  37
  38
  39 #include "AliTPCGGVoltError.h"
  40 #include <TMath.h>
  41
  42 AliTPCGGVoltError::AliTPCGGVoltError()
  43   : AliTPCCorrection("GGVoltError","GatingGrid (GG) Voltage Error"),
  44     fC0(0.),fC1(0.),
  45     fDeltaVGGA(0.),fDeltaVGGC(0.)
  46 {
  47   //
  48   // default constructor
  49   //
  50 }
  51
  52 AliTPCGGVoltError::~AliTPCGGVoltError() {
  53   //
  54   // default destructor
  55   //
  56 }
  57
  58 void AliTPCGGVoltError::GetCorrection(const Float_t x[],const Short_t roc,Float_t dx[]) {
  59
  60   //
  61   // Gated Grid Voltage Error
  62   //
  63   // Calculates the effect of having an incorrect voltage on the A or C end plate Gated Grids.
  64   //
  65   // Electrostatic Equations from StarNote SN0253 by Howard Wieman.
  66   //
  67
  68   Int_t   order     = 1 ;               // FIXME: hardcoded? Linear interpolation = 1, Quadratic = 2
  69
  70   Double_t intEr, intEphi ;
  71   Double_t r, phi, z ;
  72   Int_t    sign ;
  73
  74   Double_t deltaVGG;
  75
  76   r   = TMath::Sqrt( x[0]*x[0] + x[1]*x[1] );
  77   phi = TMath::ATan2(x[1],x[0]);
  78   if ( phi < 0 ) phi += TMath::TwoPi();                   // Table uses phi from 0 to 2*Pi
  79   z   = x[2] ;
  80
  81   if ( (roc%36) < 18 ) {
  82     sign =  1;
  83     deltaVGG = fDeltaVGGA;           // (TPC End A)
  84   } else {
  85     sign = -1;                       // (TPC End C)
  86     deltaVGG = fDeltaVGGC;
  87   }
  88
  89   if ( sign==1  && z <  fgkZOffSet ) z =  fgkZOffSet;    // Protect against discontinuity at CE
  90   if ( sign==-1 && z > -fgkZOffSet ) z = -fgkZOffSet;    // Protect against discontinuity at CE
  91
  92   Interpolate2DEdistortion( order, r, z, fGGVoltErrorER, intEr );
  93   intEphi = 0.0;  // Efield is symmetric in phi
  94
  95   // Calculate distorted position
  96   if ( r > 0.0 ) {
  97     phi =  phi + deltaVGG*( fC0*intEphi - fC1*intEr ) / r;
  98     r   =  r   + deltaVGG*( fC0*intEr   + fC1*intEphi );
  99   }
 100
 101   // Calculate correction in cartesian coordinates
 102   dx[0] = r * TMath::Cos(phi) - x[0];
 103   dx[1] = r * TMath::Sin(phi) - x[1];
 104   dx[2] = 0.; // z distortion not implemented (1st order distortions)
 105
 106 }
 107
 108
 109 Float_t AliTPCGGVoltError::GetIntErOverEz(const Float_t x[],const Short_t roc) {
 110   //
 111   // This function is purely for calibration purposes
 112   // Calculates the integral (int Er/Ez dz) for the setted GG voltage offset
 113   //
 114
 115   Int_t   order     = 1 ;     // FIXME: so far hardcoded? Linear interpolation = 1, Quadratic = 2
 116
 117   Double_t intEr;
 118   Double_t r, phi, z ;
 119   Int_t    sign ;
 120
 121   Double_t deltaVGG;
 122
 123   r   = TMath::Sqrt( x[0]*x[0] + x[1]*x[1] );
 124   phi = TMath::ATan2(x[1],x[0]);
 125   if ( phi < 0 ) phi += TMath::TwoPi();        // Table uses phi from 0 to 2*Pi
 126   z   = x[2] ;
 127
 128   if ( (roc%36) < 18 ) {
 129     sign =  1;
 130     deltaVGG = fDeltaVGGA;           // (TPC End A)
 131   } else {
 132     sign = -1;                       // (TPC End C)
 133     deltaVGG = fDeltaVGGC;
 134   }
 135
 136   if ( sign==1  && z <  fgkZOffSet ) z =  fgkZOffSet;    // Protect against discontinuity at CE
 137   if ( sign==-1 && z > -fgkZOffSet ) z = -fgkZOffSet;    // Protect against discontinuity at CE
 138
 139   Interpolate2DEdistortion(order, r, z, fGGVoltErrorER, intEr );
 140
 141   return (intEr*deltaVGG);
 142
 143 }
 144
 145 void AliTPCGGVoltError::InitGGVoltErrorDistortion() {
 146   //
 147   // Initialization of the Lookup table which contains the solutions of the GG Error problem
 148   //
 149
 150   Double_t r,z;
 151   Int_t nterms = 100 ;
 152   for ( Int_t i = 0 ; i < kNZ ; ++i ) {
 153     z = fgkZList[i] ;
 154     for ( Int_t j = 0 ; j < kNR ; ++j ) {
 155       r = fgkRList[j] ;
 156       fGGVoltErrorER[i][j] = 0.0 ;
 157       Double_t intz = 0.0 ;
 158       for ( Int_t n = 1 ; n < nterms ; ++n ) {
 159         Double_t k    =  n * TMath::Pi() / fgkTPC_Z0 ;
 160         Double_t ein  =  0 ;                    // Error potential on the IFC
 161         Double_t eout =  0 ;                    // Error potential on the OFC
 162         if ( z < 0 ) {
 163           ein   =  -2.0 / ( k * (fgkCathodeV - fgkGG) ) ;
 164           eout  =  -2.0 / ( k * (fgkCathodeV - fgkGG) ) ;
 165         }
 166         if ( z == 0 ) continue ;
 167         if ( z > 0 ) {
 168           ein   =  -2.0 / ( k * (fgkCathodeV - fgkGG) ) ;
 169           eout  =  -2.0 / ( k * (fgkCathodeV - fgkGG) ) ;
 170         }
 171         Double_t an   =  ein  * TMath::BesselK0( k*fgkOFCRadius ) - eout * TMath::BesselK0( k*fgkIFCRadius ) ;
 172         Double_t bn   =  eout * TMath::BesselI0( k*fgkIFCRadius ) - ein  * TMath::BesselI0( k*fgkOFCRadius ) ;
 173         Double_t numerator =
 174           an * TMath::BesselI1( k*r ) - bn * TMath::BesselK1( k*r ) ;
 175         Double_t denominator =
 176           TMath::BesselK0( k*fgkOFCRadius ) * TMath::BesselI0( k*fgkIFCRadius ) -
 177           TMath::BesselK0( k*fgkIFCRadius ) * TMath::BesselI0( k*fgkOFCRadius ) ;
 178         Double_t zterm = TMath::Cos( k*(fgkTPC_Z0-TMath::Abs(z)) ) - 1 ;
 179         intz += zterm * numerator / denominator ;
 180         // Assume series converges, break if small terms
 181         if ( n>10 && fabs(intz)*1.e-10 > fabs(numerator/denominator) ) break;
 182       }
 183       fGGVoltErrorER[i][j] = (Double_t) intz ;
 184
 185     }
 186   }
 187 }
 188
 189
 190
 191 void AliTPCGGVoltError::Print(Option_t* option) const {
 192   //
 193   // Print function to check the settings (e.g. voltage offsets)
 194   // option=="a" prints the C0 and C1 coefficents for calibration purposes
 195   //
 196
 197   TString opt = option; opt.ToLower();
 198   printf("%s\n",GetTitle());
 199   printf(" - GG Voltage offset: A-side: %3.1f V, C-side: %3.1f V \n",fDeltaVGGA,fDeltaVGGC);
 200   if (opt.Contains("a")) { // Print all details
 201     printf(" - C1: %1.4f, C0: %1.4f \n",fC1,fC0);
 202   }
 203
 204
 205
 206 }