EMCAL/AliEMCALGeometry.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$*/
  17
  18 //_________________________________________________________________________
  19 // Geometry class  for EMCAL : singleton
  20 // EMCAL consists of layers of scintillator and lead
  21 // Places the the Barrel Geometry of The EMCAL at Midrapidity
  22 // between 0 and 120 degrees of Phi and
  23 // -0.7 to 0.7 in eta
  24 // Number of Modules and Layers may be controlled by
  25 // the name of the instance defined
  26 // EMCALArch2x has more modules along both phi and eta
  27 // EMCALArchxa has less Layers in the Radial Direction
  28 //*-- Author: Sahal Yacoob (LBL / UCT)
  29 //     and  : Yves Schutz (SUBATECH)
  30 //     and  : Jennifer Klay (LBL)
  31
  32 // --- ROOT system ---
  33
  34 // --- Standard library ---
  35 #include <stdlib.h>
  36
  37 // --- AliRoot header files ---
  38 #include <TMath.h>
  39
  40 // -- ALICE Headers.
  41 #include "AliConst.h"
  42
  43 // --- EMCAL headers
  44 #include "AliEMCALGeometry.h"
  45
  46 ClassImp(AliEMCALGeometry);
  47
  48 AliEMCALGeometry *AliEMCALGeometry::fgGeom = 0;
  49 Bool_t            AliEMCALGeometry::fgInit = kFALSE;
  50
  51 //______________________________________________________________________
  52 AliEMCALGeometry::~AliEMCALGeometry(void){
  53     // dtor
  54 }
  55 //______________________________________________________________________
  56 void AliEMCALGeometry::Init(void){
  57     // Initializes the EMCAL parameters
  58
  59     fgInit = kFALSE; // Assume failer untill proven otherwise.
  60
  61     TString name(GetName()) ;
  62
  63     if( name != "EMCALArch1a" &&
  64         name != "EMCALArch1b" &&
  65         name != "EMCALArch2a" &&
  66         name != "EMCALArch2b"  ){
  67       Fatal("Init", "%s is not a known geometry (choose among EMCALArch1a, EMCALArch1b, EMCALArch2a and EMCALArch2b)",  name.Data()) ;
  68     } // end if
  69     //
  70     if ( name == "EMCALArch1a"  ||
  71          name == "EMCALArch1b" ) {
  72         fNZ         = 96;
  73         fNPhi       = 144;
  74     } // end if
  75     if ( name == "EMCALArch2a"  ||
  76          name, "EMCALArch2b" ) {
  77         fNZ         = 112;
  78         fNPhi       = 168;
  79     } // end if
  80     if ( name == "EMCALArch1a"  ||
  81          name == "EMCALArch2a" ) {
  82         fNLayers    = 21;
  83     } // end if
  84     if ( name == "EMCALArch1b"  ||
  85          name == "EMCALArch2b" ) {
  86         fNLayers    = 25;
  87     } // end if
  88
  89     // geometry
  90     fAirGap         = 5.0; // cm, air gap between EMCAL mother volume and
  91                            // active material.
  92     fAlFrontThick   = 3.18; // cm, Thickness of front Al layer
  93     fPbRadThickness = 0.5; // cm, Thickness of theh Pb radiators.
  94     fPreShowerSintThick = 0.6; // cm, Thickness of the sintilator for the
  95                                // preshower part of the calorimeter
  96     fFullShowerSintThick = 0.5; // cm, Thickness of the sintilator for the
  97                                 // full shower part of the calorimeter
  98     fArm1PhiMin     =  60.0; // degrees, Starting EMCAL Phi position
  99     fArm1PhiMax     = 180.0; // degrees, Ending EMCAL Phi position
 100     fArm1EtaMin     = -0.7; // pseudorapidity, Starting EMCAL Eta position
 101     fArm1EtaMax     = +0.7; // pseudorapidity, Ending EMCAL Eta position
 102     fIPDistance     = 454.0; // cm, Radial distance to inner surface of EMCAL
 103     fShellThickness = GetAlFrontThickness() + 2.*GetPreSintThick() +
 104         (fNLayers-2)*GetFullSintThick()+(fNLayers-1)*GetPbRadThick();
 105     //below; cm, Z lenght of the EMCAL.
 106     fZLength        = 2.*ZFromEtaR(fIPDistance+fShellThickness,fArm1EtaMax);
 107     fEnvelop[0]     = fIPDistance; // mother volume inner radius
 108     fEnvelop[1]     = fIPDistance + fShellThickness; // mother volume outer r.
 109     fEnvelop[2]     = 1.00001*fZLength; // add some padding for mother volume.
 110     fGap2Active     = 1.0;  // cm, Gap between
 111     fgInit = kTRUE;
 112 }
 113
 114 //______________________________________________________________________
 115 AliEMCALGeometry *  AliEMCALGeometry::GetInstance(){
 116   // Returns the pointer of the unique instance
 117
 118   return static_cast<AliEMCALGeometry *>( fgGeom ) ;
 119 }
 120
 121 //______________________________________________________________________
 122 AliEMCALGeometry* AliEMCALGeometry::GetInstance(const Text_t* name,
 123                                                 const Text_t* title){
 124     // Returns the pointer of the unique instance
 125
 126     AliEMCALGeometry * rv = 0;
 127     if ( fgGeom == 0 ) {
 128         if ( strcmp(name,"") == 0 ) rv = 0;
 129         else {
 130             fgGeom = new AliEMCALGeometry(name, title);
 131             if ( fgInit ) rv = (AliEMCALGeometry * ) fgGeom;
 132             else {
 133                 rv = 0;
 134                 delete fgGeom;
 135                 fgGeom = 0;
 136             } // end if fgInit
 137         } // end if strcmp(name,"")
 138     }else{
 139         if ( strcmp(fgGeom->GetName(), name) != 0 ) {
 140           TString message("\n") ;
 141           message += "current geometry is " ;
 142           message += fgGeom->GetName() ;
 143           message += "\n                      you cannot call     " ;
 144           message += name ;
 145           ::Info("GetGeometry", message.Data() ) ;
 146         }else{
 147           rv = (AliEMCALGeometry *) fgGeom;
 148         } // end if
 149     }  // end if fgGeom
 150     return rv;
 151 }
 152
 153 //______________________________________________________________________
 154 Int_t AliEMCALGeometry::TowerIndex(Int_t ieta,Int_t iphi,Int_t ipre) const {
 155     // Returns the tower index number from the based on the Z and Phi
 156     // index numbers. There are 2 times the number of towers to separate
 157     // out the full towsers from the pre-towsers.
 158     // Inputs:
 159     //   Int_t ieta    // index allong z axis [1-fNZ]
 160     //   Int_t iphi  // index allong phi axis [1-fNPhi]
 161     //   Int_t ipre  // 0 = Full tower, 1 = Pre-shower tower only. [0,1]
 162     // Outputs:
 163     //   none.
 164     // Returned
 165     // Int_t the absoulute tower index. [1-2*fNZ*fNPhi]
 166     Int_t index;
 167
 168     if((ieta<=0 || ieta>GetNEta()) || (iphi<=0 || iphi>GetNPhi()) ||
 169        (ipre<0 || ipre>1) ){
 170       TString message ("\n") ;
 171       message += "inputs out of range ieta= " ;
 172       message += ieta ;
 173       message += " [1-" ;
 174       message += GetNEta() ;
 175       message += "] iphi= " ;
 176       message += iphi ;
 177       message += " [1-" ;
 178       message += GetNPhi() ;
 179       message += "] ipre= " ;
 180       message += ipre ;
 181       message += "[0,1]. returning -1" ;
 182       Warning("TowerIndex", message.Data() ) ;
 183       return -1;
 184     } // end if
 185     index = iphi + GetNPhi()*(ieta-1) + ipre*(GetNPhi()*GetNEta());
 186     return index;
 187 }
 188
 189 //______________________________________________________________________
 190 void AliEMCALGeometry::TowerIndexes(Int_t index,Int_t &ieta,Int_t &iphi,
 191                                     Int_t &ipre) const {
 192     // given the tower index number it returns the based on the Z and Phi
 193     // index numbers and if it is for the full tower or the pre-tower number.
 194     // There are 2 times the number of towers to separate
 195     // out the full towsers from the pre-towsers.
 196     // Inputs:
 197     //   Int_t index // Tower index number [1-2*fNZ*fNPhi]
 198     // Outputs:
 199     //   Int_t ieta    // index allong z axis [1-fNZ]
 200     //   Int_t iphi  // index allong phi axis [1-fNPhi]
 201     //   Int_t ipre  // 0 = Full tower, 1 = Pre-shower tower only. [0,1]
 202     // Returned
 203     //   none.
 204     Int_t itowers;
 205
 206     itowers = GetNEta()*GetNPhi();
 207     if(index<1 || index>2*itowers){
 208       TString message("\n") ;
 209       message += "index= " ;
 210       message += index ;
 211       message += " is out of range [1-" ;
 212       message += 2*itowers ;
 213       message += "], returning -1 for all." ;
 214       Warning("TowerIndex", message.Data() ) ;
 215       ieta = -1; iphi = -1; ipre = -1;
 216       return ;
 217     } // end if
 218     ipre = 0;
 219     if(index>itowers){ // pre shower indexs
 220         ipre = 1;
 221         index = index - itowers;
 222     } // end if
 223     ieta = 1+ (Int_t)((index-1)/GetNPhi());
 224     iphi = index - GetNPhi()*(ieta-1);
 225     return;
 226 }
 227
 228 //______________________________________________________________________
 229 void AliEMCALGeometry::EtaPhiFromIndex(Int_t index,Float_t &eta,Float_t &phi) const {
 230     // given the tower index number it returns the based on the eta and phi
 231     // of the tower.
 232     // Inputs:
 233     //   Int_t index // Tower index number [1-2*fNZ*fNPhi]
 234     // Outputs:
 235     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 236     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 237     // Returned
 238     //   none.
 239     Int_t ieta,iphi,ipre;
 240     Double_t deta,dphi,phid;
 241
 242     TowerIndexes(index,ieta,iphi,ipre);
 243     deta = (GetArm1EtaMax()-GetArm1EtaMin())/((Float_t)GetNEta());
 244     eta  = GetArm1EtaMin() + (((Float_t)ieta)-0.5)*deta;
 245     dphi = (GetArm1PhiMax() - GetArm1PhiMin())/((Float_t)GetNPhi());  // in degrees.
 246     phid = GetArm1PhiMin() + dphi*((Float_t)iphi -0.5);//iphi range [1-fNphi].
 247     phi  = phid;
 248 }
 249
 250 //______________________________________________________________________
 251 Int_t AliEMCALGeometry::TowerIndexFromEtaPhi(Float_t eta,Float_t phi) const {
 252     // returns the tower index number based on the eta and phi of the tower.
 253     // Inputs:
 254     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 255     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 256     // Outputs:
 257     //   none.
 258     // Returned
 259     //   Int_t index // Tower index number [1-fNZ*fNPhi]
 260     Int_t ieta,iphi;
 261
 262     ieta = 1 + (Int_t)(((Float_t)GetNEta())*(eta-GetArm1EtaMin())/
 263                   (GetArm1EtaMax() - GetArm1EtaMin()));
 264     if(ieta<=0 || ieta>GetNEta()){
 265       TString message("\n") ;
 266       message += "ieta = " ;
 267       message += ieta ;
 268       message += " eta=" ;
 269       message += eta ;
 270       message += " is outside of EMCAL. etamin=" ;
 271       message += GetArm1EtaMin() ;
 272       message += " to etamax=" ;
 273       message += GetArm1EtaMax();
 274       message += " returning -1";
 275       Warning("TowerIndexFromEtaPhi", message.Data() ) ;
 276       return -1;
 277     } // end if
 278     iphi = 1 + (Int_t)(((Float_t)GetNPhi())*(phi-GetArm1PhiMin())/
 279                   ((Float_t)(GetArm1PhiMax() - GetArm1PhiMin())));
 280     if(iphi<=0 || iphi>GetNPhi()){
 281       TString message("\n") ;
 282       message += "iphi=" ;
 283       message += iphi ;
 284       message += "phi= " ;
 285       message += phi ;
 286       message += " is outside of EMCAL." ;
 287       message += " Phimin=" ;
 288       message += GetArm1PhiMin() ;
 289       message += " PhiMax=" ;
 290       message += GetArm1PhiMax() ;
 291       message += " returning -1" ;
 292       Warning("TowerIndexFromEtaPhi", message.Data() ) ;
 293       return -1;
 294     } // end if
 295     return TowerIndex(ieta,iphi,0);
 296 }
 297
 298 //______________________________________________________________________
 299 Int_t AliEMCALGeometry::PreTowerIndexFromEtaPhi(Float_t eta,Float_t phi) const {
 300     // returns the pretower index number based on the eta and phi of the tower.
 301     // Inputs:
 302     //   Float_t eta  // eta of center of tower in pseudorapidity
 303     //   Float_t phi  // phi of center of tower in degrees
 304     // Outputs:
 305     //   none.
 306     // Returned
 307     //   Int_t index // PreTower index number [fNZ*fNPhi-2*fNZ*fNPhi]
 308
 309     return GetNEta()*GetNPhi()+TowerIndexFromEtaPhi(eta,phi);
 310 }
 311
 312 //______________________________________________________________________
 313 Bool_t AliEMCALGeometry::AbsToRelNumbering(Int_t AbsId, Int_t *relid) const {
 314     // Converts the absolute numbering into the following array/
 315     //  relid[0] = EMCAL Arm number 1:1
 316     //  relid[1] = 0  Not in Pre Shower layers
 317     //           = -1 In Pre Shower
 318     //  relid[2] = Row number inside EMCAL
 319     //  relid[3] = Column number inside EMCAL
 320     // Input:
 321     //   Int_t AbsId // Tower index number [1-2*fNZ*fNPhi]
 322     // Outputs:
 323     //   Int_t *relid // array of 5. Discribed above.
 324     Bool_t rv  = kTRUE ;
 325     Int_t ieta=0,iphi=0,ipre=0,index=AbsId;
 326
 327     TowerIndexes(index,ieta,iphi,ipre);
 328     relid[0] = 1;
 329     relid[1] = 0;
 330     if(ipre==1)
 331       relid[1] = -1;
 332     relid[2] = ieta;
 333     relid[3] = iphi;
 334
 335     return rv;
 336 }
 337
 338 //______________________________________________________________________
 339 void AliEMCALGeometry::PosInAlice(const Int_t *relid,Float_t &theta,
 340                                      Float_t &phi) const {
 341     // Converts the relative numbering into the local EMCAL-module (x, z)
 342     // coordinates
 343     Int_t ieta   = relid[2]; // offset along x axis
 344     Int_t iphi = relid[3]; // offset along z axis
 345     Int_t ipre = relid[1]; // indicates -1 preshower, or 0 full tower.
 346     Int_t index;
 347     Float_t eta;
 348
 349     if(ipre==-1) ipre = 1;
 350     index = TowerIndex(ieta,iphi,ipre);
 351     EtaPhiFromIndex(index,eta,phi);
 352     theta = 180.*(2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta)))/TMath::Pi();
 353
 354     return;
 355 }
 356
 357 //______________________________________________________________________
 358 void AliEMCALGeometry::XYZFromIndex(const Int_t *relid,Float_t &x,Float_t &y, Float_t &z) const {
 359     // given the tower relative number it returns the X, Y and Z
 360     // of the tower.
 361
 362     // Outputs:
 363     //   Float_t x  // x of center of tower in cm
 364     //   Float_t y  // y of center of tower in cm
 365     //   Float_t z  // z of centre of tower in cm
 366     // Returned
 367     //   none.
 368
 369     Float_t eta,theta, phi,cyl_radius,kDeg2Rad;
 370
 371     Int_t ieta   = relid[2]; // offset along x axis
 372     Int_t iphi = relid[3]; // offset along z axis
 373     Int_t ipre = relid[1]; // indicates -1 preshower, or 0 full tower.
 374     Int_t index;
 375
 376
 377     if(ipre==-1) ipre = 1;
 378     index = TowerIndex(ieta,iphi,ipre);
 379     EtaPhiFromIndex(index,eta,phi);
 380     theta = 180.*(2.0*TMath::ATan(TMath::Exp(-eta)))/TMath::Pi();
 381
 382     kDeg2Rad = TMath::Pi() / static_cast<Double_t>(180) ;
 383     cyl_radius = GetIPDistance()+ GetAirGap() ;
 384     x =  cyl_radius * TMath::Cos(phi * kDeg2Rad ) ;
 385     y =  cyl_radius * TMath::Cos(phi * kDeg2Rad ) ;
 386     z =  cyl_radius / TMath::Tan(theta * kDeg2Rad ) ;
 387
 388  return;
 389 }
 390
 391 //______________________________________________________________________
 392 /*
 393 Boot_t AliEMCALGeometry::AreNeighbours(Int_t index1,Int_t index2) const {
 394     // Returns kTRUE if the two towers are neighbours or not, including
 395     // diagonals. Both indexes are required to be either towers or preshower.
 396     // Inputs:
 397     //   Int_t index1  // index of tower 1
 398     //   Int_t index2  // index of tower 2
 399     // Outputs:
 400     //   none.
 401     // Returned
 402     //   Boot_t kTRUE if the towers are neighbours otherwise false.
 403     Boot_t anb = kFALSE;
 404     Int_t ieta1 = 0, ieta2 = 0, iphi1 = 0, iphi2 = 0, ipre1 = 0, ipre2 = 0;
 405
 406     TowerIndexes(index1,ieta1,iphi1,ipre1);
 407     TowerIndexes(index2,ieta2,iphi2,ipre2);
 408     if(ipre1!=ipre2) return anb;
 409     if((ieta1>=ieta2-1 && ieta1<=ieta2+1) && (iphi1>=iphi2-1 &&iphi1<=iphi2+1))
 410                                                                  anb = kTRUE;
 411     return anb;
 412 }
 413  */