THEORY2

This page is read only. You can view the source, but not change it. Ask your administrator if you think this is wrong.
====== Описание формата данных TAIGA-HiSCORE ======

===== Монте-Карло =====

(Письмо А. Гринюка про формат stb, выдержка из более позднего с добавлением st2b, ответы на вопросы А. Крюкова)

==== The format of files ending in "_feb" and "_stb" ====

Dear collegues,
The format of files ending in "_feb" and "_stb" is the following:
Header for all telescope/hiscore station events:

  * int32 N_run - number of CORSIKA event
  * int32 N_scattering - number of random shower core scattering (0-9)
  * int32 N_telescope - number of either telescope (always 0 in first MC stage) or hiscore station (0-44)
  * int32 N_photoelectrons - total number of photoelectrons in that telescope or station
  * double E - primary energy[eV]
  * double theta - primary zenith angle [radian]
  * double phi - primary azimuth angle [radian] (for some reason 180deg-phi is the angle as seen in reconstruction - consider it as taking the angle from different axis in different direction)
  * double X_core [mm] (zero, because CORSIKA move the telescope/stations instead of the shower)
  * double Y_core [mm]
  * double Z_core [mm]
  * double H_1st_interaction [mm]
  * double particle_type (1 - gamma, 14 - proton, 5626 - iron)
  * double Xmax [g/cm^2] - depth of shower maximum
  * double Hmax [mm] - height of shower maximum
  * double X_telescope [mm] - coordinate of telescope/station
  * double Y_telescope [mm]
  * double Z_telescope [mm]
  * double X_offset [mm] - telescope/station coordinate offset from random shower core scattering (should be used to move shower core by -X_offset instead)
  * double Y_offset
  * double theta_telescope [radian] - zenith angle to which this telescope/station was rotated
  * double phi_telescope [radian] - azymuth angle to which this telescope/station was rotated
  * double delta_alpha [radian] - angle between vectors to primary particle source and telescope/station pointing
  * double delta_alpha0 [radian] - maximum angle used to generate delta_alpha (with equidistributed directions over sector of the sphere)
  * double T_average [s] - average time of all photoelectrons in this station/telescope

For "_feb" files this header is followed by N_photoelectrons times of
photoelectron data:
  * int32 history - encoded number of mirror from which this photon was reflected. history=i_r*256+i_c+128 where i_r - number of mirror row,
  * i_c - number of mirror column; x_m=d_m*(2*i_c-rem(i_r,2)),
  * y_m=i_r*d_m*2*sin(60deg) - coordinates of mirror center, d_m=310 mm.
  * rem(a,b) - remainder of division of a by b.
  * double time [s]
  * double wl [nm] - photon wavelength (could be useful to recalculate for different quantum efficiency distribution or to see which wavelengths are more important)
  * double Nr
  * double Nc - number of row and column of photomultiplier,
  * x_pmt=d_pmt*(2*Nc-rem(Nr,2)), y_pmt=Nr*d_pmt*2*sin(60deg) - coordinates of photomultiplier, d_pmt=15 mm.


For "_stb" files the only difference is that there is an additional variable in the end of the header
int32 Npixels - number of photomultipliers with non-zero amount of photoelectrons (usually 4 for hiscore stations)

And the header of "_stb" files is followed by Npixels records of:
  * int32 pixN - encoded number of pixel, pixN=Nr*256+Nc+128; relevant definitions are above.
  * int32 A - amplitude in this pixel in photoelectrons
  * double t [s] - average time
  * double dt [s] - standard deviation of times

Full hybrid event has to be combined from telescope and hiscore
station files looking for events with the same N_run and N_scattering
but all N_telescope.

Signal in "_stb" files was preliminary filtered. For hiscore stations
- by taking only photons within +- 10 ns from the average and only
stations with at least 50 photoelectrons total. For telescope +-50 ns
and at least 2 pixels with at least 10 photoelectrons in each. For
this reason N_photoelectrons may be slightly less than the sum over
all pixels. Correct way to calculate trigger efficiency of the
telescope would be by getting individual photoelectrons through fast
shaper -> trigger from it -> same photoelectrons through slow shaper
-> digitized amplitude from the slow shaper at certain time past the
trigger as observable data. Evgeny Postnikov does all that with "_feb"
files but it is not included in "_stb" files. Far from trigger
threshold region that should be not important.

Rotation of the camera around the main optical axis relative to the
telescope is not included for now.

//Best regards \\ Andrey Grinyuk//


==== Описание по-русски с добавлением нового формата _st2b ====

Заголовок события одинаков для телескопа и для каждой станции HiSCORE.

Полное событие собирается из всех станций с одинаковыми N_run,
N_scattering. Всего в заголовке 4 int32, 20 double и ещё 1 int32 (180
байт).

  * int32 N_run - number of CORSIKA event
  * int32 N_scattering - number of random shower core scattering (0-9)
  * int32 N_telescope - number of either telescope (always 0 in first MC stage) or hiscore station (0-44)
  * int32 N_photoelectrons - total number of photoelectrons in that telescope or station
  * double E - primary energy [eV]
  * double theta - primary zenith angle [radian]
  * double phi - primary azimuth angle [radian]
  * double X_core [mm] (zero, because CORSIKA move the telescope/stations instead of the shower)
  * double Y_core [mm]
  * double Z_core [mm]
  * double H_1st_interaction [mm]
  * double particle_type  (1 - gamma, 14 - proton, 5626 - iron)
  * double Xmax [g/cm^2] - depth of shower maximum
  * double Hmax [mm] - height of shower maximum
  * double X_telescope [mm] - coordinate of telescope/station
  * double Y_telescope [mm]
  * double Z_telescope [mm]
  * double X_offset [mm] - telescope/station coordinate offset from random shower core scattering (should be used to move shower core by -X_offset instead)
  * double Y_offset
  * double theta_telescope [radian] - zenith angle to which this telescope/station was rotated
  * double phi_telescope [radian] - azymuth angle to which this telescope/station was rotated; counted in opposite direction from primary particle phi
  * double delta_alpha [radian] - angle between vectors to primary particle source and telescope/station pointing
  * double alpha_pmt [radian] - угол поворота камеры вокруг оптической оси
  * double T_average [s] - average time of all photoelectrons in this station/telescope
  * int32 Npixels - количество пикселей с ненулевым сигналом в событии. Для станций это обычно 4. В реальных данных есть станции, где работают только 3.

После заголовка в более новом формате "_st2b" идёт ровно Npixels записей следующего содержания (28 байт каждая):

  * int32 A - amplitude in this pixel in photoelectrons
  * int32 Nr
  * int32 Nc - number of row and column of photomultiplier
  * double t [s] - average time of photoelectrons
  * double dt [s] - standard deviation of times in this pixel

В более старом формате "_stb" вместо этого идёт (24 байта каждая):

  * int32 pixN - number that equals Nr*256+Nc+128
  * int32 A - amplitude in this pixel in photoelectrons
  * double t [s] - average time of photoelectrons
  * double dt [s] - standard deviation of times in this pixel


===== Вопросы А. П. Крюкова c ответами =====



>> Заголовок события одинаков для телескопа и для каждой станции HiSCORE.

> 1. Как их различать? По числу "пикселей"?

1. После обработки телескоп и станции в разных файлах. HiSCORE в файлах с "_hs" ближе к концу.


>> Полное событие собирается из всех станций с одинаковыми N_run, N_scattering. [...]
>>
>> int32 N_run - number of CORSIKA event
>> int32 N_scattering - number of random shower core scattering (0-9)

> 2. Т.е. один и тот же ШАЛ бросается на установку несколько раз с разными параметрами (углы и расстояние)?

2. Корсика моделирует ливень 1 раз, а положения всех телескопов и станций сдвигаются несколько раз случайным образом по земле в пределах круга заданного радиуса равномерно по площади (круг перпендикулярно направлению оси каждого ливня).


>> int32 N_photoelectrons - total number of photoelectrons in that telescope or station

> 4. Для станции - это сумма по всем ФЭУ? Для телескопа тоже сумма по всей камере?

4. Да, сумма по всем.


>> double X_core [mm] (zero, because CORSIKA move the telescope/stations instead of the shower)
>> double Y_core [mm]
>> double Z_core [mm]

> 5. А где расстояние до оси (см. также п.6)?

5. Расстояние до оси вычисляется по разности (X_telescope, Y...) и (X_offset, Y...) . Кто-то пользуется расстоянием по земле, а кто-то 3-мерным расстоянием от точки до прямой.


>> double X_telescope [mm] - coordinate of telescope/station
>> double Y_telescope [mm]
>> double Z_telescope [mm]

> 6. Это координаты телескопа/станции относительно оси ШАЛа?

6. Это координаты оси ШАЛ (возможно с обратным знаком). Координаты каждого телескопа/станции в этой же системе координат X_telescope, Y... .
[По-видимому, А.Г. решил, что вопрос относится к тому, что ниже, а не выше - S.P.]

>> double X_offset [mm] - telescope/station coordinate offset from random shower core scattering (should be used to move shower core by -X_offset instead)
>> double Y_offset

> 7. А это что за звери?

7. theta_telescope, phi_telescope - куда в программе оптической обработки была направлена оптическая ось телескопа/станции для данного ШАЛ.

>> double theta_telescope [radian] - zenith angle to which this telescope/station was rotated 
>> double phi_telescope [radian] - azymuth angle to which this telescope/station was rotated; counted in opposite direction from primary particle phi


[...]

>> int32 Nr
>> int32 Nc - number of row and column of photomultiplier

> 10. Для станций - это "матрица" 2х2? А как нумеруются ФЭУ в телескопах? Они все немного разные, как я понимаю.

10. Прошу прощения, тут я кажется забыл написать про пересчёт в координаты пикселей. Если не было поворота камеры вокруг оси (alph_pmt=0 ранее), то x_pix=s_pmt/2*(2*Nc-(Nr&1)); y_pix=Nr*s_pmt*sqrt(0.75); где s_pmt=30.0 [мм] - расстояние между центрами соседних пикселей. (Nr&1 - неотрицательный остаток от деления на 2).


>> double t [s] - average time of photoelectrons

> [11.] Что такое "time of photoelectrons"?

11. Время прихода на фотокатод. Простое среднее.


>> double dt [s] - standard deviation of times in this pixel
>> В более старом формате "_stb" вместо этого идёт (24 байта каждая):

> [12.] Как отличить файл старого формата от нового?

12. В старом формате имя файла заканчивается на "_stb", а в новом на "_st2b".