Fork me on GitHub

Ignore:
File:
1 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • external/TrackCovariance/TrkUtil.cc

    rf9517a5 r4df491e  
    11#include "TrkUtil.h"
    2 #include <TMath.h>
    32#include <iostream>
     3#include <algorithm>
    44
    55// Constructor
     
    77{
    88        fBz = Bz;
     9        fGasSel = 0;                            // Default is He-Isobuthane (90-10)
     10        fRmin = 0.0;                            // Lower                DCH radius
     11        fRmax = 0.0;                            // Higher       DCH radius
     12        fZmin = 0.0;                            // Lower                DCH z
     13        fZmax = 0.0;                            // Higher       DCH z
    914}
    1015TrkUtil::TrkUtil()
    1116{
    1217        fBz = 0.0;
     18        fGasSel = 0;                            // Default is He-Isobuthane (90-10)
     19        fRmin = 0.0;                            // Lower                DCH radius
     20        fRmax = 0.0;                            // Higher       DCH radius
     21        fZmin = 0.0;                            // Lower                DCH z
     22        fZmax = 0.0;                            // Higher       DCH z
    1323}
    1424//
     
    1727{
    1828        fBz = 0.0;
     29        fGasSel = 0;                            // Default is He-Isobuthane (90-10)
     30        fRmin = 0.0;                            // Lower                DCH radius
     31        fRmax = 0.0;                            // Higher       DCH radius
     32        fZmin = 0.0;                            // Lower                DCH z
     33        fZmax = 0.0;                            // Higher       DCH z
    1934}
    2035//
     
    2944        Double_t pt = p.Pt();
    3045        Double_t C = a / (2 * pt);                      // Half curvature
    31         //cout << "ObsTrk::XPtoPar: fB = " << fB << ", a = " << a << ", pt = " << pt << ", C = " << C << endl;
     46        //std::cout << "ObsTrk::XPtoPar: fB = " << fB << ", a = " << a << ", pt = " << pt << ", C = " << C << std::endl;
    3247        Double_t r2 = x.Perp2();
    3348        Double_t cross = x(0) * p(1) - x(1) * p(0);
    34         Double_t T = TMath::Sqrt(pt * pt - 2 * a * cross + a * a * r2);
    35         Double_t phi0 = TMath::ATan2((p(1) - a * x(0)) / T, (p(0) + a * x(1)) / T);     // Phi0
     49        Double_t T = sqrt(pt * pt - 2 * a * cross + a * a * r2);
     50        Double_t phi0 = atan2((p(1) - a * x(0)) / T, (p(0) + a * x(1)) / T);    // Phi0
    3651        Double_t D;                                                     // Impact parameter D
    3752        if (pt < 10.0) D = (T - pt) / a;
     
    4257        Par(2) = C;             // Store C
    4358        //Longitudinal parameters
    44         Double_t B = C * TMath::Sqrt(TMath::Max(r2 - D * D, 0.0) / (1 + 2 * C * D));
    45         Double_t st = TMath::ASin(B) / C;
     59        Double_t B = C * sqrt(TMath::Max(r2 - D * D, 0.0) / (1 + 2 * C * D));
     60        Double_t st = asin(B) / C;
    4661        Double_t ct = p(2) / pt;
    4762        Double_t z0 = x(2) - ct * st;
     
    7085        //
    7186        TVector3 Xval;
    72         Xval(0) = -D * TMath::Sin(phi0);
    73         Xval(1) = D * TMath::Cos(phi0);
     87        Xval(0) = -D * sin(phi0);
     88        Xval(1) = D * cos(phi0);
    7489        Xval(2) = z0;
    7590        //
     
    7994TVector3 TrkUtil::ParToP(TVectorD Par)
    8095{
    81         if (fBz == 0.0)
    82 std::cout << "TrkUtil::ParToP: Warning Bz not set" << std::endl;
     96        if (fBz == 0.0)std::cout << "TrkUtil::ParToP: Warning Bz not set" << std::endl;
    8397        //
    8498        return ParToP(Par,fBz);
     
    93107        TVector3 Pval;
    94108        Double_t pt = Bz * cSpeed() / TMath::Abs(2 * C);
    95         Pval(0) = pt * TMath::Cos(phi0);
    96         Pval(1) = pt * TMath::Sin(phi0);
     109        Pval(0) = pt * cos(phi0);
     110        Pval(1) = pt * sin(phi0);
    97111        Pval(2) = pt * ct;
    98112        //
     
    113127        Double_t b = -cSpeed() * fBz / 2.;
    114128        pACTS(0) = 1000 * Par(0);               // D from m to mm
    115         pACTS(1) = 1000 * Par(3);               // z0 from m to mm
     129        pACTS(1) = 1000 * Par(3);       // z0 from m to mm
    116130        pACTS(2) = Par(1);                      // Phi0 is unchanged
    117         pACTS(3) = TMath::ATan2(1.0, Par(4));           // Theta in [0, pi] range
    118         pACTS(4) = Par(2) / (b * TMath::Sqrt(1 + Par(4) * Par(4)));             // q/p in GeV
     131        pACTS(3) = atan2(1.0, Par(4));          // Theta in [0, pi] range
     132        pACTS(4) = Par(2) / (b * sqrt(1 + Par(4) * Par(4)));            // q/p in GeV
    119133        pACTS(5) = 0.0;                         // Time: currently undefined
    120134        //
     
    133147        A(0, 0) = 1000.;                // D-D  conversion to mm
    134148        A(1, 2) = 1.0;          // phi0-phi0
    135         A(2, 4) = 1.0 / (TMath::Sqrt(1.0 + ct * ct) * b);       // q/p-C
     149        A(2, 4) = 1.0 / (sqrt(1.0 + ct * ct) * b);      // q/p-C
    136150        A(3, 1) = 1000.;                // z0-z0 conversion to mm
    137151        A(4, 3) = -1.0 / (1.0 + ct * ct); // theta - cot(theta)
    138         A(4, 4) = -C * ct / (b * TMath::Power(1.0 + ct * ct, 3.0 / 2.0)); // q/p-cot(theta)
     152        A(4, 4) = -C * ct / (b * pow(1.0 + ct * ct, 3.0 / 2.0)); // q/p-cot(theta)
    139153        //
    140154        TMatrixDSym Cv = Cov;
     
    218232        return Cmm;
    219233}
     234//
     235// Setup chamber volume
     236void TrkUtil::SetDchBoundaries(Double_t Rmin, Double_t Rmax, Double_t Zmin, Double_t Zmax)
     237{
     238        fRmin = Rmin;                           // Lower                DCH radius
     239        fRmax = Rmax;                           // Higher       DCH radius
     240        fZmin = Zmin;                           // Lower                DCH z
     241        fZmax = Zmax;                           // Higher       DCH z
     242}
     243//
     244// Get Trakck length inside DCH volume
     245Double_t TrkUtil::TrkLen(TVectorD Par)
     246{
     247        Double_t tLength = 0.0;
     248        // Check if geometry is initialized
     249        if (fZmin == 0.0 && fZmax == 0.0)
     250        {
     251                // No geometry set so send a warning and return 0
     252                std::cout << "TrkUtil::TrkLen() called without a DCH volume defined" << std::endl;
     253        }
     254        else
     255        {
     256                //******************************************************************
     257                // Determine the track length inside the chamber   ****
     258                //******************************************************************
     259                //
     260                // Track pararameters
     261                Double_t D = Par(0);            // Transverse impact parameter
     262                Double_t phi0 = Par(1);         // Transverse direction at minimum approach
     263                Double_t C = Par(2);            // Half curvature
     264                Double_t z0 = Par(3);           // Z at minimum approach
     265                Double_t ct = Par(4);           // cot(theta)
     266                //std::cout << "TrkUtil:: parameters: D= " << D << ", phi0= " << phi0
     267                //      << ", C= " << C << ", z0= " << z0 << ", ct= " << ct << std::endl;
     268                //
     269                // Track length per unit phase change
     270                Double_t Scale = sqrt(1.0 + ct*ct) / (2.0*TMath::Abs(C));
     271                //
     272                // Find intersections with chamber boundaries
     273                //
     274                Double_t phRin = 0.0;                   // phase of inner cylinder
     275                Double_t phRin2= 0.0;                   // phase of inner cylinder intersection (2nd branch)
     276                Double_t phRhi = 0.0;                   // phase of outer cylinder intersection
     277                Double_t phZmn = 0.0;                   // phase of left wall intersection
     278                Double_t phZmx = 0.0;                   // phase of right wall intersection
     279                //  ... with inner cylinder
     280                Double_t Rtop = TMath::Abs((1.0 + C*D) / C);
     281
     282                if (Rtop > fRmin && TMath::Abs(D) < fRmin) // *** don't treat large D tracks for the moment ***
     283                {
     284                        Double_t ph = 2 * asin(C*sqrt((fRmin*fRmin - D*D) / (1.0 + 2.0*C*D)));
     285                        Double_t z = z0 + ct*ph / (2.0*C);
     286
     287                        //std::cout << "Rin intersection: ph = " << ph<<", z= "<<z << std::endl;
     288
     289                        if (z < fZmax && z > fZmin)     phRin = TMath::Abs(ph); // Intersection inside chamber volume   
     290                        //
     291                        // Include second branch of loopers
     292                        Double_t Pi = 3.14159265358979323846;
     293                        Double_t ph2 = 2*Pi - TMath::Abs(ph);
     294                        if (ph < 0)ph2 = -ph2;
     295                        z = z0 + ct * ph2 / (2.0 * C);
     296                        if (z < fZmax && z > fZmin)     phRin2 = TMath::Abs(ph2);       // Intersection inside chamber volume
     297                }
     298                //  ... with outer cylinder
     299                if (Rtop > fRmax && TMath::Abs(D) < fRmax) // *** don't treat large D tracks for the moment ***
     300                {
     301                        Double_t ph = 2 * asin(C*sqrt((fRmax*fRmax - D*D) / (1.0 + 2.0*C*D)));
     302                        Double_t z = z0 + ct*ph / (2.0*C);
     303                        if (z < fZmax && z > fZmin)     phRhi = TMath::Abs(ph); // Intersection inside chamber volume   
     304                }
     305                //  ... with left wall
     306                Double_t Zdir = (fZmin - z0) / ct;
     307                if (Zdir > 0.0)
     308                {
     309                        Double_t ph = 2.0*C*Zdir;
     310                        Double_t Rint = sqrt(D*D + (1.0 + 2.0*C*D)*pow(sin(ph / 2), 2) / (C*C));
     311                        if (Rint < fRmax && Rint > fRmin)       phZmn = TMath::Abs(ph); // Intersection inside chamber volume   
     312                }
     313                //  ... with right wall
     314                Zdir = (fZmax - z0) / ct;
     315                if (Zdir > 0.0)
     316                {
     317                        Double_t ph = 2.0*C*Zdir;
     318                        Double_t Rint = sqrt(D*D + (1.0 + 2.0*C*D)*pow(sin(ph / 2), 2) / (C*C));
     319                        if (Rint < fRmax && Rint > fRmin)       phZmx = TMath::Abs(ph); // Intersection inside chamber volume   
     320                }
     321                //
     322                // Order phases and keep the lowest two non-zero ones
     323                //
     324                const Int_t Nint = 5;
     325                Double_t dPhase = 0.0;  // Phase difference between two close intersections
     326                Double_t ph_arr[Nint] = { phRin, phRin2, phRhi, phZmn, phZmx };
     327                std::sort(ph_arr, ph_arr + Nint);
     328                Int_t iPos = -1;                // First element > 0
     329                for (Int_t i = 0; i < Nint; i++)
     330                {
     331                        if (ph_arr[i] <= 0.0) iPos = i;
     332                }
     333
     334                if (iPos < Nint - 2)
     335                {
     336                        dPhase = ph_arr[iPos + 2] - ph_arr[iPos + 1];
     337                        tLength = dPhase*Scale;
     338                }
     339        }
     340        return tLength;
     341}
     342//
     343// Return number of ionization clusters
     344Bool_t TrkUtil::IonClusters(Double_t &Ncl, Double_t mass, TVectorD Par)
     345{
     346        //
     347        // Units are meters/Tesla/GeV
     348        //
     349        Ncl = 0.0;
     350        Bool_t Signal = kFALSE;
     351        Double_t tLen = 0;
     352        // Check if geometry is initialized
     353        if (fZmin == 0.0 && fZmax == 0.0)
     354        {
     355                // No geometry set so send a warning and return 0
     356                std::cout << "TrkUtil::IonClusters() called without a volume defined" << std::endl;
     357        }
     358        else tLen = TrkLen(Par);
     359
     360        //******************************************************************
     361        // Now get the number of clusters                       ****
     362        //******************************************************************
     363        //
     364        Double_t muClu = 0.0;   // mean number of clusters
     365        Double_t bg = 0.0;              // beta*gamma
     366        Ncl = 0.0;
     367        if (tLen > 0.0)
     368        {
     369                Signal = kTRUE;
     370                //
     371                // Find beta*gamma
     372                if (fBz == 0.0)
     373                {
     374                        Signal = kFALSE;
     375                        std::cout << "TrkUtil::IonClusters: Please set Bz!!!" << std::endl;
     376                }
     377                else
     378                {
     379                        TVector3 p = ParToP(Par);
     380                        bg = p.Mag() / mass;
     381                        muClu = Nclusters(bg)*tLen;                             // Avg. number of clusters
     382
     383                        Ncl = gRandom->PoissonD(muClu);                 // Actual number of clusters
     384                }
     385
     386        }
     387//
     388        return Signal;
     389}
     390//
     391//
     392Double_t TrkUtil::Nclusters(Double_t begam)
     393{
     394        Int_t Opt = fGasSel;
     395        Double_t Nclu = Nclusters(begam, Opt);
     396        //
     397        return Nclu;
     398}
     399//
     400Double_t TrkUtil::Nclusters(Double_t begam, Int_t Opt) {
     401        //
     402        // Opt = 0: He 90 - Isobutane 10
     403        //     = 1: pure He
     404        //     = 2: Argon 50 - Ethane 50
     405        //     = 3: pure Argon
     406        //
     407        //
     408        /*
     409        std::vector<double> bg{ 0.5, 0.8, 1., 2., 3., 4., 5., 8., 10.,
     410        12., 15., 20., 50., 100., 200., 500., 1000. };
     411        // He 90 - Isobutane 10
     412        std::vector<double> ncl_He_Iso{ 42.94, 23.6,18.97,12.98,12.2,12.13,
     413        12.24,12.73,13.03,13.29,13.63,14.08,15.56,16.43,16.8,16.95,16.98 };
     414        //
     415        // pure He
     416        std::vector<double> ncl_He{ 11.79,6.5,5.23,3.59,3.38,3.37,3.4,3.54,3.63,
     417        3.7,3.8,3.92,4.33,4.61,4.78,4.87,4.89 };
     418        //
     419        // Argon 50 - Ethane 50
     420        std::vector<double> ncl_Ar_Eth{ 130.04,71.55,57.56,39.44,37.08,36.9,
     421        37.25,38.76,39.68,40.49,41.53,42.91,46.8,48.09,48.59,48.85,48.93 };
     422        //
     423        // pure Argon
     424        std::vector<double> ncl_Ar{ 88.69,48.93,39.41,27.09,25.51,25.43,25.69,
     425        26.78,27.44,28.02,28.77,29.78,32.67,33.75,34.24,34.57,34.68 };
     426        //
     427        Int_t nPoints = (Int_t)bg.size();
     428        bg.push_back(10000.);
     429        std::vector<double> ncl;
     430        switch (Opt)
     431        {
     432        case 0: ncl = ncl_He_Iso;                       // He-Isobutane
     433                break;
     434        case 1: ncl = ncl_He;                           // pure He
     435                break;
     436        case 2: ncl = ncl_Ar_Eth;                       // Argon - Ethane
     437                break;
     438        case 3: ncl = ncl_Ar;                           // pure Argon
     439                break;
     440        }
     441        ncl.push_back(ncl[nPoints - 1]);
     442        */
     443        const Int_t Npt = 18;
     444        Double_t bg[Npt] = { 0.5, 0.8, 1., 2., 3., 4., 5., 8., 10.,
     445        12., 15., 20., 50., 100., 200., 500., 1000., 10000. };
     446        //
     447        // He 90 - Isobutane 10
     448        Double_t ncl_He_Iso[Npt] = { 42.94, 23.6,18.97,12.98,12.2,12.13,
     449        12.24,12.73,13.03,13.29,13.63,14.08,15.56,16.43,16.8,16.95,16.98, 16.98 };
     450        //
     451        // pure He
     452        Double_t ncl_He[Npt] = { 11.79,6.5,5.23,3.59,3.38,3.37,3.4,3.54,3.63,
     453                                3.7,3.8,3.92,4.33,4.61,4.78,4.87,4.89, 4.89 };
     454        //
     455        // Argon 50 - Ethane 50
     456        Double_t ncl_Ar_Eth[Npt] = { 130.04,71.55,57.56,39.44,37.08,36.9,
     457        37.25,38.76,39.68,40.49,41.53,42.91,46.8,48.09,48.59,48.85,48.93,48.93 };
     458        //
     459        // pure Argon
     460        Double_t ncl_Ar[Npt] = { 88.69,48.93,39.41,27.09,25.51,25.43,25.69,
     461        26.78,27.44,28.02,28.77,29.78,32.67,33.75,34.24,34.57,34.68, 34.68 };
     462        //
     463        Double_t ncl[Npt];
     464        switch (Opt)
     465        {
     466                case 0: std::copy(ncl_He_Iso, ncl_He_Iso + Npt, ncl);   // He-Isobutane
     467                break;                                                 
     468                case 1: std::copy(ncl_He, ncl_He + Npt, ncl);           // pure He
     469                break;
     470                case 2: std::copy(ncl_Ar_Eth, ncl_Ar_Eth + Npt, ncl);   // Argon - Ethane
     471                break;
     472                case 3: std::copy(ncl_Ar, ncl_Ar + Npt, ncl);           // pure Argon
     473                break;
     474        }
     475        //
     476        Int_t ilow = 0;
     477        while (begam > bg[ilow])ilow++;
     478        ilow--;
     479        //std::cout << "ilow= " << ilow << ", low = " << bg[ilow] << ", val = " << begam
     480        //      << ", high = " << bg[ilow + 1] << std::endl;
     481        //
     482        Int_t ind[3] = { ilow, ilow + 1, ilow + 2 };
     483        TVectorD y(3);
     484        for (Int_t i = 0; i < 3; i++)y(i) = ncl[ind[i]];
     485        TVectorD x(3);
     486        for (Int_t i = 0; i < 3; i++)x(i) = bg[ind[i]];
     487        TMatrixD Xval(3, 3);
     488        for (Int_t i = 0; i < 3; i++)Xval(i, 0) = 1.0;
     489        for (Int_t i = 0; i < 3; i++)Xval(i, 1) = x(i);
     490        for (Int_t i = 0; i < 3; i++)Xval(i, 2) = x(i) * x(i);
     491        //std::cout << "Xval:" << std::endl; Xval.Print();
     492        Xval.Invert();
     493        TVectorD coeff = Xval * y;
     494        Double_t interp = coeff[0] + coeff[1] * begam + coeff[2] * begam * begam;
     495        //std::cout << "val1= (" <<x(0)<<", "<< y(0) << "), val2= ("
     496        //      <<x(1)<<", "<< y(1) << "), val3= ("
     497        //      <<x(2)<<", "<< y(2)
     498        //      << "), result= (" <<begam<<", "<< interp<<")" << std::endl;
     499        //
     500        //if (TMath::IsNaN(interp))std::cout << "NaN found: bg= " << begam << ", Opt= " << Opt << std::endl;
     501        if (begam < bg[0]) interp = 0.0;
     502        //std::cout << "bg= " << begam << ", Opt= " << Opt <<", interp = "<<interp<< std::endl;
     503        return 100*interp;
     504}
     505//
     506Double_t TrkUtil::funcNcl(Double_t *xp, Double_t *par){
     507        Double_t bg = xp[0];
     508        return Nclusters(bg);
     509}
     510//
     511void TrkUtil::SetGasMix(Int_t Opt)
     512{
     513        if (Opt < 0 || Opt > 3)
     514        {
     515                std::cout << "TrkUtil::SetGasMix Gas option not allowed. No action."
     516                        << std::endl;
     517        }
     518        else fGasSel = Opt;
     519}
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.