Inner Tracking System PID

Emanuele Biolcati (Università and INFN Torino)

Marek Chojnacki (Universiteit Utrecht)

PID task force meeting – July 2, 2009  

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 2

Outlines

Introduction: two PID algorithms for the ITS

PID 1

Performance (PDC09)

Real life PID in SSD

PID 2

Upgrade in the code

Status

SDD features

Conclusions

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 3

Two PID algorithms

SDD+SSDpoints

Calculation of the fITSsignal (dE), mean truncated of points charges.

AliITSpidESD1 class

AliITSpidESD2 class

fITSsignal andpoints

only fITSsignal

fITSsignal (dE) is stored in ESD

PID stored in ESD

During the reconstruction, with AliITSRecoparam() it is possible to choose:

AliITSpidESD1

AliITSpidESD2 

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 4

PID 1

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 5

ITS signal in PDC09 (PID1)

Theoretical values of dE according to the AliESDpidESD class

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 6

PID1 cuts

Proton = track with probability of being proton>0.5

Kaon = track with probability of being Kaon>0.5

Pion = track with probability of being pion or muon>0.5 if (p<250MeV/c) and track with probability of being pion or muon or electron >0.5 if (p>250MeV/c,p<900MeV/c)

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 7

Test of PID1 cuts in PDC09.Efficiency , K,p

Purity , K,pNS(i)=number of selected tracks assigned to be particle type“i” 

NR(i)=number of reconstructible tracks made by particles type “i”

NMCS(i)=number of selected tracks which were made by particle type “i”

efficiency i =NS i

NRi

purity i =NMCS i

NS i

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 8

Based on PDC09. What can we do?

PID1 in the ITS allows to recognize : ●  up to p=800MeV/c

● K up to p=800MeV/c

● P= up to p=1.3GeV/c  

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 9

SSD calibration

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 10

Real life PID1 in SSD

Cosmic tracks taken with the field on, only SSD information on dE.

Theoretical values of dE according to the AliESDpidESD class

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 11

PID 2

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 12

PID2 algorithm

● Event generation (PYTHIA or HIJING) 

● Tracking in ITS (tracks with 4 clusters in SDD and SSD)

● For each reconstructed track, all the 4 charge signals coming from the 4 different layers (SDD+SSD) retrieved 

● dE/dx histograms in momentum slices 0.032 GeV/c wide

● For each momentum bin, dE/dx distribution for protons, kaons, pions (R(S)) fitted by Landau­Gaussian convolution

● Fit parameters plotted versus momentum bins and fitted by ad hoc functions f

i(p)

● Bayesian approach using a recursive method

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 13

PID2: binning in momentum

● For each particle specie, for each layer (SDD and SSD), binning in momentum is performed

● 50 bins 32 MeV/c wide, from 0 to 1.6 GeV

● Fit parameters are stored to be plotted versus momentum

Examplelayer 3particle π640 MeV < P < 672 MeV

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 14

PID2 upgrades• Feature in the old code:

• Bug: track not propagated to the module plane before extracting the angles used for track length normalization in AliITSpidESD2

• Limitation: charge for PID2 extracted from RecPoints and not stored in ESD track, so it was not possible to run PID2 starting from ESD

• Solution implemented in aliroot trunk since rev. 32870• 4 samples of ITS dE/dx stored in AliESDtrack with truncated mantissa 

(Belikov)

   ­ pidESD2 does not need RecPoints, can be run on ESD

• Correction for track length in detector plane managed in the trackers (via AliITStrackV2::SetSampledEdx) also for PID

    ­ New, for all trackers (MI, SA, V2) the 4 samples are stored ordered by layer, from SDD inner [0] to SSD outer [3]

    ­ Signal from extra clusters not stored in ESD tracks

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 15

Cross check for the angle

From AliITStrackV2.h:inline void AliITStrackV2::SetSampledEdx(Float_t q, Int_t i){  if (i<0) return;  if (i>3) return;  Double_t s=GetSnp(), t=GetTgl();  q *= TMath::Sqrt((1­s*s)/(1+t*t));  fdEdxSample[i]=q;  return;}

Angle calculate after the track propagation on the ITS modules

Savannah#50855

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 16

Signal of 4 clusters onlyNo extra­clusters

• The effect of extra­clusters will be studied on MonteCarlo samples starting from RecPoints

• If their contribute will result to be important, a revision of the code will be performed

• E.g. from AliITSTrackV2.cxx:

void AliITStrackV2::CookdEdx(Double_t low, Double_t up) {  // The cluster order is: SDD­1, SDD­2, SSD­1, SSD­2

  Int_t nc=0;  Float_t dedx[4];  for (Int_t il=0; il<4; il++) {    if(fdEdxSample[il]>0.){      dedx[nc]= fdEdxSample[il];      nc++;    }  }  if(nc<1){    SetdEdx(0.);    return;  }

Different order, from SDD to SSD

Only 4 cluster,no extra-clusters

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 17

SDD: zero­suppression effect

• Electron cloud, generated in the Si, spreads during the drift

• Signal tails could be cut by the zero­suppression algorithm

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 18

SDD: correction for zero suppression

From AliITSresponseSDD.cxx

From AliITSClusterFinderV2SDD.cxx

const Float_t AliITSresponseSDD::fgkADC2keVDefault = 3.34;const Float_t AliITSresponseSDD::fgkChargevsTimeDefault = 0.00355;

 q/=rsdd­>GetADC2keV(); q+=(driftTime*rsdd­>GetChargevsTime()); 

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 19

PID2 response functions

Layer 3 (SDD), pions, p­p event 

Preliminary results(few statistics with last update)

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 20

CONCLUSIONS

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 21

Conclusions (PID)

PID1

­ quite good performance in the PDC09

­ update of the code allows to “play” with this method during analysis of ESDs 

PID2

 ­ work in progress to retune the response functions

 ­ no major development on the code needed

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 22

Conclusions (calibration) 

SSD

­ It looks that calibration is ok up to level of few %. 

­ We are developing code for more precise calibration. 

SDD

 ­ Zero suppression correction now included

 ­ ADC to keV fine tuned up to level of few %

 ­ Cross check on the corrections performed

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 23

Backup

2-7-2009 Biolcati & Chojnacki - PID in ITS 24

Simulation for zero suppression (SDD)

Effect due to the detector discretization

From a simulation: